CN110801817A - 一种四环素中空双印迹层磁性纳米球及其制备方法和应用 - Google Patents

一种四环素中空双印迹层磁性纳米球及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种四环素中空双印迹层磁性纳米球及其制备方法和应用，属于纳米材料制备及环境化学应用技术领域。首先采用共沉淀法一步合成小粒径磁性纳米球；通过
Figure DDA0002217073140000011
法合成硅球；然后，再将硅球、小磁球、多巴胺和四环素加入到Tris‑HCl缓冲液中，在室温下充分搅拌，将产物洗涤、分离、真空干燥后重复上述包覆步骤；最后，用碳酸钠将硅球刻蚀掉形成中空结构聚合物，通过外加磁铁将生成的聚合物分离出来，洗脱、真空干燥后，即得到四环素中空双印迹层磁性纳米球。本发明制得的四环素中空双印迹层磁性纳米球的粒径均一、结构稳定性好、磁响应性强、可重复利用性好，且对四环素的选择性吸附能力强、吸附量大、传质速率快、回收率高，同时材料成本低廉、制备简单。

Description

一种四环素中空双印迹层磁性纳米球及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于纳米材料制备及环境化学应用技术领域，具体涉及一种四环素中空双印迹层磁性纳米球及其制备方法和应用。
背景技术
四环素类抗生素是从放线菌金色链丛菌(Streptomyces aureofa-ciens)的培养液分离出来的抗菌物质，对革兰氏阳性菌、阴性菌、立克次体、滤过性病毒、螺旋体属乃至原虫类都有很好的抑制作用，是一种广谱抗菌素。通过化学修饰天然四环素(吡甲四环素等)和半合成四环素衍生物(美沙酮等)获得的制剂已用于医疗实践。目前，已知约有四十种天然四环素以及三千余种合成四环素。四环素为黄色结晶物质，易溶于酸、碱、甲醇、乙二醇和吡啶，微溶于水、氯仿、乙酸乙酯和二氯甲烷。四环素作为广谱型抗生素，对革兰氏阴性细菌、革兰氏阳性细菌、螺旋体、钩端螺旋体、大型病毒、原生动物等都有活性。在过去相当长的时间里，兽医医治动物和人类治疗中存在大规模地滥用四环素的现象，这加剧了这类化合物污染环境的可能性。四环素可能会增加细菌的抗药性。因此，四环素在水生环境中的残留引起了极大关注。然而，至今为止，污水处理厂对四环素仍无法有效处理。
目前，对于四环素的样品前处理方法主要有液固萃取、液液萃取、固相萃取等。但这些方法往往存在处理过程复杂、耗时长、分析速度慢、选择性差等缺点。因此，发展有效的对四环素选择性富集和检测的方法具有一定的研究和实际意义。
分子印迹技术最早由Wulff在1972年提出，现已成为一项备受研究者们关注的技术，用以构建具有与模板分子在大小、形状和化学功能完全互补的特异性位点的分子印迹聚合物(Molecularly Imprinted Polymers，MIPs)。MIPs可以通过带有特殊官能团的功能单体与模板分子相结合，根据模板分子的需要，调整并形成特定的空间构象。由于MIPs具有高的选择性、独特的物理化学稳定性、制备过程简单和可重复使用等优点，已经广泛应用于色谱、生物传感器、药物输送、固相萃取等领域。
磁性分离技术作为一种新型固相萃取技术近年来发展迅猛，其依据物质的磁性差异，是在外界磁场的作用下，把磁性组分从与其非磁性组分组成的混合物中分离出来的一种技术。由于磁性分离操作方便，将这一技术与分子印迹技术相结合，相较于以往无磁性的MIPs解决了其分离过程费时、复杂和效率较低的问题。Fe3O4磁性纳米粒子具有良好的分散性和较高的磁化率等特点。将Fe3O4磁性纳米粒子引入MIPs的制备中，赋予聚合物磁性，只需借助一个外加磁铁，几秒钟内就可以完成吸附材料与吸附液的分离。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高吸附容量四环素中空双印迹层磁性纳米球及其制备方法和应用。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种四环素中空双印迹层磁性纳米球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、采用共沉淀法合成小粒径磁性纳米球的具体操作包括以下步骤：
将六水氯化铁、二次水、氨水和四水氯化铁按照(1.0～8.0)g:(20～100)mL:(5～30)mL:(1.05～5.05)g的用量比，在25～90℃下反应10～300min，反应结束后，将反应产物洗涤、在20～80℃、0.02～0.09MPa的条件下真空干燥3～8h，制得粒径为5～30nm的小粒径磁性纳米球。
采用
Figure BDA0002217073120000021
法合成硅球的具体操作包括以下步骤：
1)将浓氨水、乙醇和蒸馏水按照(5～30)mL:(10～48)mL:(10～55)mL的体积比混合后，在转速为1000～2000r/min的条件下机械搅拌5～30min；，
2)将正硅酸四乙酯和乙醇按照(1.5～10)mL:(15～60)mL的体积比量取后加入步骤1)制得的溶液中，并在转速为100～500r/min的条件下机械搅拌1～10h，然后离心，制得粒径为250～400nm的二氧化硅纳米球。
步骤二、将小粒径磁性纳米球、四环素、硅球、多巴胺和缓冲液混合后，在室温下，在转速为100～500r/min的条件下机械搅拌反应2～8h，将反应产物洗涤、在20～80℃、0.02～0.09MPa的条件下真空干燥3～8h，制得单印迹层固态聚合物，粒径约为280～350nm；
其中，磁性纳米球、四环素、硅球、多巴胺和缓冲液的用量比为(10～50)mg:(10～30)mg:(20～100)mg:(50～90)mg:(5～30)mL。
步骤三、将单印迹层固态聚合物、磁性纳米球、多巴胺和缓冲液按照(100～500)mg:(10～50)mg:(20～75)mg:(5～30)mL的用量比混合后，在转速为100～500r/min的条件下，机械搅拌2～10h，将反应产物洗涤、在20～80℃、0.02～0.09MPa的条件下真空干燥3～8h，制得双印迹层固态聚合物，粒径约为300～500nm。
步骤四、将双印迹层固态聚合物放入碳酸钠溶液中加热机械搅拌刻蚀；其中，双印迹层固态聚合物和碳酸钠溶液的用量比为(100～500)mg:(10～50)mL；碳酸钠溶液的浓度为0.1～1.6mol/L，刻蚀温度为40～100℃，刻蚀时间为2～10h。通过外加磁场将步骤四反应结束后反应液中生成的双印迹层固态聚合物分离出来，再对分离出的双印迹层固态聚合物进行洗脱、并在20～80℃、0.02～0.09MPa的条件下真空干燥3～8h，制得四环素中空双印迹层磁性纳米球；
对分离出的双印迹层固态聚合物进行洗脱的洗脱液是体积比为(92～99):(8～1)的无水乙醇与乙酸的混合溶液。
所述步骤二和步骤三中，缓冲液选择pH值为8.5的Tris-HCl缓冲液。
所述步骤四中、四环素中空双印迹层磁性纳米球的粒径为300～500nm。
所述的四环素中空双印迹层磁性纳米球作为四环素吸附剂的应用，其特征在于，该四环素中空双印迹层磁性纳米球对四环素的吸附量为61～82mg/g。
所述四环素中空双印迹层磁性纳米球作为抗菌药物四环素吸附剂的应用。
所述四环素中空双印迹层磁性纳米球在选择性检测与分离复杂基质中四环素的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明结合分子印迹聚合物具有特异性识别能力和磁性纳米粒子易于表面功能化、比表面积大、易于分离的优势，开展了四环素分子印迹磁性纳米材料的制备及其对复杂样品中四环素的选择性分离和检测的研究工作。首先，通过共沉淀法一步合成小粒径磁性纳米球；然后，通过
Figure BDA0002217073120000041
法合成硅球；再将硅球、小磁球、多巴胺和四环素加入到缓冲液中，在室温下充分搅拌，将产物洗涤、分离、真空干燥后重复上述包覆步骤；最后，用碳酸钠将硅球刻蚀掉形成中空结构，最终通过外加磁铁将生成的聚合物分离出来，洗脱、真空干燥后，即得到目标产物。本发明具有以下优点：(1)多巴胺含有丰富的官能团，易与模板分子产生化学作用，且苯环刚性结构使聚合物薄膜结构稳定，不易坍塌；(2)新型中空双层MIPs(DH-MIPs)可避免表面分子印迹技术中载体占据无效质量的问题，提高了单位质量MIPs的吸附量；(3)中空结构有利于传质，增加了传质速率。因此能够使用本发明制得的四环素中空双印迹层磁性纳米球对四环素进行选择性吸附富集。
经本发明方法制得的四环素中空双印迹层磁性纳米球，其粒径均一、结构稳定性好、磁响应性强、可重复利用性好，且对四环素的选择性吸附能力强、吸附量大、回收率高，同时材料成本低廉、制备简单，是一种高选择性富集和去除复杂环境样品中四环素的方法，在对四环素的选择性分离、富集、检测等方面显示出广阔的应用前景。
经本发明方法制得的四环素中空双印迹层磁性纳米球在应用时，可直接选择性吸附复杂样品中的四环素，样品无需任何预处理，减少了有机溶剂的消耗。获得的磁性分子印迹纳米球对四环素显示出高的结合量，快的吸附速率，良好的再生能力和优异的选择性。
附图说明
图1为本发明实施例1步骤一合成的小粒径磁性纳米球的透射电镜图。
图2为本发明实施例1步骤二合成的二氧化硅纳米球的透射电镜图。
图3为本发明实施例1步骤三合成的单印迹层固态聚合物的透射电镜图。
图4为本发明实施例1步骤四合成的双印迹层固态聚合物的透射电镜图。
图5为本发明实施例1步骤五合成的四环素中空双印迹层磁性纳米球的透射电镜图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
实施例1
一种四环素中空双印迹层磁性纳米球的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将1.0g六水氯化铁、20mL二次水、5mL氨水、1.05g四水氯化铁置于三口烧瓶中，在25℃下反应10min，反应结束后，将反应产物用超纯水洗涤，在20℃，0.02MPa下真空干燥3h。如图1所示，制得小粒径磁性纳米球的粒径约为5nm。
步骤二、将5mL浓氨水、10mL乙醇和10mL蒸馏水置于三口烧瓶中，在转速为1000r/min的条件下机械搅拌5min，将1.5mL TEOS和15mL乙醇加入上述溶液中在转速为100r/min的条件下机械搅拌1h，最后离心得到二氧化硅纳米球。如图2所示，制得二氧化硅纳米球的粒径约为250nm。
步骤三、将10mg小粒径磁性纳米球、10mg四环素、20mg硅球(二氧化硅纳米球)、50mg多巴胺和5mL Tris-HCl置于反应容器中，室温下机械搅拌反应2h，转速为100r/min；通过外加磁场将反应结束后反应液中生成的固态聚合物分离出来，再对分离出的固态聚合物用超纯水进行洗脱，在20℃，0.02MPa下真空干燥3h，制得单印迹层固态聚合物。如图3所示，制得单印迹层固态聚合物的粒径约为330nm。
步骤四、将100mg单印迹层固态聚合物、10mg小粒径磁性纳米球、20mg多巴胺和5mLTris-HCl置于反应容器中，室温下机械搅拌2h，转速为100r/min；通过外加磁场将反应结束后反应液中生成的固态聚合物分离出来，再对分离出的固态聚合物用超纯水进行洗脱，在20℃，0.02MPa下真空干燥3h，制得双印迹层固态聚合物。如图4所示，制得双印迹层固态聚合物的粒径约为380nm。
步骤五、将100mg双印迹层固态聚合物放入10mL，0.1mol/L碳酸钠溶液中加热到40℃机械搅拌刻蚀2h；通过外加磁场将反应结束后反应液中生成的双印迹层固态聚合物分离出来，再对分离出的固态聚合物用92:8的乙醇：乙酸进行洗脱，在20℃，0.02MPa下真空干燥3h，制得四环素中空双印迹层磁性纳米球。如图5所示，制得四环素中空双印迹层磁性纳米球的粒径约为380nm。
将实施例1制得的四环素中空双印迹层磁性纳米球进行吸附性能检测，具体如下：
(1)将四环素中空双印迹层磁性纳米球10mg加入到10mL浓度为800μg/mL的四环素的水溶液中，室温下振荡30min后，通过外加磁场将上清液分离出来；
(2)用HPLC测定(1)中所得上清液中四环素的浓度，再计算出四环素中空双印迹层磁性纳米球对四环素的吸附量；
所测得的上清液中四环素的浓度为739μg/mL。
所述的四环素中空双印迹层磁性纳米球对四环素的吸附量的计算公式为：
Figure BDA0002217073120000071
式中Ce为上述上清液中四环素的浓度；
通过计算，四环素中空双印迹层磁性纳米球对四环素的吸附量为：61mg/g。
实施例2
一种四环素中空双印迹层磁性纳米球的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将2.0g六水氯化铁、30mL二次水、8mL氨水、2.72g四水氯化铁置于三口烧瓶中，在40℃下反应50min，反应结束后，将反应产物用超纯水洗涤，在30℃，0.04MPa下真空干燥4h，制得小粒径磁性纳米球。
步骤二、将10mL浓氨水、21mL乙醇和22mL蒸馏水置于三口烧瓶中，在转速为1200r/min的条件下机械搅拌10min，将3mL TEOS和25mL乙醇加入上述溶液中在转速为150r/min的条件下机械搅拌3h，最后离心得到二氧化硅纳米球。
步骤三、将15mg磁性纳米球、15mg四环素、40mg硅球、60mg多巴胺和10mL Tris-HCl置于反应容器中，室温下机械搅拌反应3h，转速为150r/min；通过外加磁场将反应结束后反应液中生成的固态聚合物分离出来，再对分离出的固态聚合物用超纯水进行洗脱，在30℃，0.03MPa下真空干燥4h，制得单印迹层固态聚合物。
步骤四、将150mg单印迹层固态聚合物、15mg磁性纳米球、30mg多巴胺和10mLTris-HCl置于反应容器中，室温下机械搅拌4h，转速为200r/min；通过外加磁场将反应结束后反应液中生成的固态聚合物分离出来，再对分离出的固态聚合物用超纯水进行洗脱，在35℃，0.03MPa下真空干燥4h，制得双印迹层固态聚合物。
步骤五、将200mg双印迹层固态聚合物放入20mL，0.5mol/L碳酸钠溶液中加热到60℃机械搅拌刻蚀3h；通过外加磁场将反应结束后反应液中生成的双印迹层固态聚合物分离出来，再对分离出的固态聚合物用93：7的乙醇：乙酸进行洗脱，在35℃，0.03MPa下真空干燥4h，制得四环素中空双印迹层磁性纳米球。
将实施例2制得的四环素中空双印迹层磁性纳米球进行吸附性能检测，具体如下：
(1)将四环素中空双印迹层磁性纳米球10mg加入到10mL浓度为800μg/mL的四环素的水溶液中，室温下振荡30min后，通过外加磁场将上清液分离出来；
(2)用HPLC测定(1)中所得上清液中四环素的浓度，再计算出四环素中空双印迹层磁性纳米球对四环素的吸附量；
所测得的上清液中四环素的浓度为734.5μg/mL。
所述的四环素中空双印迹层磁性纳米球对四环素的吸附量的计算公式为：
Figure BDA0002217073120000091
式中Ce为上述上清液中四环素的浓度；
通过计算，四环素中空双印迹层磁性纳米球对四环素的吸附量为：65.5mg/g。
实施例3
一种四环素中空双印迹层磁性纳米球的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将4.5g六水氯化铁、40mL二次水、12mL氨水、3.5g四水氯化铁置于三口烧瓶中，在55℃下反应100min，反应结束后，将反应产物用超纯水洗涤，在40℃，0.05MPa下真空干燥5h。制得小粒径磁性纳米球。
步骤二、将15mL浓氨水、30mL乙醇和35mL蒸馏水置于三口烧瓶中，在转速为1500r/min的条件下机械搅拌15min，将5mL TEOS和35mL乙醇加入上述溶液中在转速为200r/min的条件下机械搅拌5h，最后离心得到二氧化硅纳米球。
步骤三、将20mg磁性纳米球、18mg四环素、70mg硅球、78mg多巴胺和15mL Tris-HCl置于反应容器中，室温下机械搅拌反应4h，转速为200r/min；通过外加磁场将反应结束后反应液中生成的固态聚合物分离出来，再对分离出的固态聚合物用超纯水进行洗脱，在45℃，0.05MPa下真空干燥5h，制得单印迹层固态聚合物。
步骤四、将200mg单印迹层固态聚合物、20mg磁性纳米球、40mg多巴胺和15mLTris-HCl置于反应容器中，室温下机械搅拌5h，转速为250r/min；通过外加磁场将反应结束后反应液中生成的固态聚合物分离出来，再对分离出的固态聚合物用超纯水进行洗脱，在45℃，0.04MPa下真空干燥5h，制得双印迹层固态聚合物。
步骤五、将300mg双印迹层固态聚合物放入38mL，1.0mol/L碳酸钠溶液中加热到70℃机械搅拌刻蚀4h；通过外加磁场将反应结束后反应液中生成的双印迹层固态聚合物分离出来，再对分离出的固态聚合物用94：6的乙醇：乙酸进行洗脱，在40℃，0.06MPa下真空干燥5h，制得四环素中空双印迹层磁性纳米球。
将实施例3制得的四环素中空双印迹层磁性纳米球进行吸附性能检测，具体如下：
(1)将四环素中空双印迹层磁性纳米球10mg加入到10mL浓度为800μg/mL的四环素的水溶液中，室温下振荡30min后，通过外加磁场将上清液分离出来；
(2)用HPLC测定(1)中所得上清液中四环素的浓度，再计算出四环素中空双印迹层磁性纳米球对四环素的吸附量；
所测得的上清液中四环素的浓度为729.77μg/mL。
所述的四环素中空双印迹层磁性纳米球对四环素的吸附量的计算公式为：
Figure BDA0002217073120000101
式中Ce为上述上清液中四环素的浓度；
通过计算，四环素中空双印迹层磁性纳米球对四环素的吸附量为：70.23mg/g。
实施例4
一种四环素中空双印迹层磁性纳米球的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将6.5g六水氯化铁、60mL二次水、20mL氨水、4.3g四水氯化铁置于三口烧瓶中，在70℃下反应150min，反应结束后，将反应产物用超纯水洗涤，在60℃，0.07MPa下真空干燥6h。制得小粒径磁性纳米球。
步骤二、将20mL浓氨水、35mL乙醇和40mL蒸馏水置于三口烧瓶中，在转速为1600r/min的条件下机械搅拌20min，将8mL TEOS和40mL乙醇加入上述溶液中在转速为300r/min的条件下机械搅拌6h，最后离心得到二氧化硅纳米球。
步骤三、将30mg磁性纳米球、20mg四环素、90mg硅球、80mg多巴胺和20mL Tris-HCl置于反应容器中，室温下机械搅拌反应5h，转速为250r/min；通过外加磁场将反应结束后反应液中生成的固态聚合物分离出来，再对分离出的固态聚合物用超纯水进行洗脱，在60℃，0.075MPa下真空干燥6h，制得单印迹层固态聚合物。
步骤四、将300mg单印迹层固态聚合物、30mg磁性纳米球、50mg多巴胺和20mLTris-HCl置于反应容器中，室温下机械搅拌8h，转速为400r/min；通过外加磁场将反应结束后反应液中生成的固态聚合物分离出来，再对分离出的固态聚合物用超纯水进行洗脱，在60℃，0.06MPa下真空干燥6h，制得双印迹层固态聚合物。
步骤五、将350mg双印迹层固态聚合物放入40mL，1.3mol/L碳酸钠溶液中加热到80℃机械搅拌刻蚀5h；通过外加磁场将反应结束后反应液中生成的双印迹层固态聚合物分离出来，再对分离出的固态聚合物用95：5的乙醇：乙酸进行洗脱，在50℃，0.075MPa下真空干燥6h，制得四环素中空双印迹层磁性纳米球。
将实施例4制得的四环素中空双印迹层磁性纳米球进行吸附性能检测，具体如下：
(1)将四环素中空双印迹层磁性纳米球10mg加入到10mL浓度为800μg/mL的四环素的水溶液中，室温下振荡30min后，通过外加磁场将上清液分离出来；
(2)用HPLC测定(1)中所得上清液中四环素的浓度，再计算出四环素中空双印迹层磁性纳米球对四环素的吸附量；
所测得的上清液中四环素的浓度为725μg/mL。
所述的四环素中空双印迹层磁性纳米球对四环素的吸附量的计算公式为：
Figure BDA0002217073120000121
式中Ce为上述上清液中四环素的浓度；
通过计算，四环素中空双印迹层磁性纳米球对四环素的吸附量为：75mg/g。
实施例5
一种四环素中空双印迹层磁性纳米球的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将7.3g六水氯化铁、75mL二次水、25mL氨水、4.8g四水氯化铁置于三口烧瓶中，在80℃下反应250min，反应结束后，将反应产物用超纯水洗涤，在70℃，0.08MPa下真空干燥7h。制得小粒径磁性纳米球。
步骤二、将25mL浓氨水、40mL乙醇和50mL蒸馏水置于三口烧瓶中，在转速为1800r/min的条件下机械搅拌25min，将9mL TEOS和50mL乙醇加入上述溶液中在转速为400r/min的条件下机械搅拌8h，最后离心得到二氧化硅纳米球。
步骤三、将40mg磁性纳米球、25mg四环素、95mg硅球、85mg多巴胺和25mL Tris-HCl置于反应容器中，室温下机械搅拌反应6h，转速为400r/min；通过外加磁场将反应结束后反应液中生成的固态聚合物分离出来，再对分离出的固态聚合物用超纯水进行洗脱，在70℃，0.08MPa下真空干燥7h，制得单印迹层固态聚合物。
步骤四、将400mg单印迹层固态聚合物、40mg磁性纳米球、70mg多巴胺和28mLTris-HCl置于反应容器中，室温下机械搅拌9h，转速为480r/min；通过外加磁场将反应结束后反应液中生成的固态聚合物分离出来，再对分离出的固态聚合物用超纯水进行洗脱，在70℃，0.08MPa下真空干燥7h，制得双印迹层固态聚合物。
步骤五、将400mg双印迹层固态聚合物放入45mL，1.5mol/L碳酸钠溶液中加热到90℃机械搅拌刻蚀6h；通过外加磁场将反应结束后反应液中生成的双印迹层固态聚合物分离出来，再对分离出的固态聚合物用97：3的乙醇：乙酸进行洗脱，在55℃，0.08MPa下真空干燥7h，制得四环素中空双印迹层磁性纳米球。
将实施例5制得的四环素中空双印迹层磁性纳米球进行吸附性能检测，具体如下：
(1)将四环素中空双印迹层磁性纳米球10mg加入到10mL浓度为800μg/mL的四环素的水溶液中，室温下振荡30min后，通过外加磁场将上清液分离出来；
(2)用HPLC测定(1)中所得上清液中四环素的浓度，再计算出四环素中空双印迹层磁性纳米球对四环素的吸附量；
所测得的上清液中四环素的浓度为722μg/mL。
所述的四环素中空双印迹层磁性纳米球对四环素的吸附量的计算公式为：
Figure BDA0002217073120000131
式中Ce为上述上清液中四环素的浓度；
通过计算，四环素中空双印迹层磁性纳米球对四环素的吸附量为：78mg/g。
实施例6
一种四环素中空双印迹层磁性纳米球的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将8.0g六水氯化铁、100mL二次水、30mL氨水、5.05g四水氯化铁置于三口烧瓶中，在90℃下反应300min，反应结束后，将反应产物用超纯水洗涤，在80℃，0.09MPa下真空干燥8h。制得小粒径磁性纳米球。
步骤二、将30mL浓氨水、48mL乙醇和55mL蒸馏水置于三口烧瓶中，在转速为2000r/min的条件下机械搅拌30min，将10mL TEOS和60mL乙醇加入上述溶液中在转速为500r/min的条件下机械搅拌10h，最后离心得到二氧化硅纳米球；
步骤三、将50mg磁性纳米球、30mg四环素、100mg硅球、90mg多巴胺和30mL Tris-HCl置于反应容器中，室温下机械搅拌反应8h，转速为500r/min；通过外加磁场将反应结束后反应液中生成的固态聚合物分离出来，再对分离出的固态聚合物用超纯水进行洗脱，在80℃，0.09MPa下真空干燥8h，制得单印迹层固态聚合物。
步骤四、将500mg单印迹层固态聚合物、50mg磁性纳米球、75mg多巴胺和30mLTris-HCl置于反应容器中，室温下机械搅拌10h，转速为500r/min；通过外加磁场将反应结束后反应液中生成的固态聚合物分离出来，再对分离出的固态聚合物用超纯水进行洗脱，在80℃，0.09MPa下真空干燥8h，制得双印迹层固态聚合物。
步骤五、将500mg双印迹层固态聚合物放入50mL，1.6mol/L碳酸钠溶液中加热到100℃机械搅拌刻蚀10h；通过外加磁场将反应结束后反应液中生成的双印迹层固态聚合物分离出来，再对分离出的固态聚合物用99：1的乙醇：乙酸进行洗脱，在80℃，0.09MPa下真空干燥8h，制得四环素中空双印迹层磁性纳米球。
将实施例6制得的四环素中空双印迹层磁性纳米球进行吸附性能检测，具体如下：
(1)将四环素中空双印迹层磁性纳米球10mg加入到10mL浓度为800μg/mL的四环素的水溶液中，室温下振荡30min后，通过外加磁场将上清液分离出来；
(2)用HPLC测定(1)中所得上清液中四环素的浓度，再计算出四环素中空双印迹层磁性纳米球对四环素的吸附量；
所测得的上清液中四环素的浓度为718μg/mL。
所述的四环素中空双印迹层磁性纳米球对四环素的吸附量的计算公式为：
Figure BDA0002217073120000151
式中Ce为上述上清液中四环素的浓度；
通过计算，四环素中空双印迹层磁性纳米球对四环素的吸附量为：82mg/g。
本发明采取中空双层分子印迹聚合物对四环素进行选择性吸附，其吸附量是之前相关报道的3倍，且选择性好，重复利用性好，可用于复杂样品中四环素的选择性分离和检测。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种四环素中空双印迹层磁性纳米球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，采用
Figure FDA0002217073110000012
法合成硅球，通过共沉淀法合成小粒径磁性纳米球；
步骤二，将硅球、小粒径磁性纳米球、四环素和多巴胺加入到缓冲液中，机械搅拌，得到含有单印迹层固态聚合物的反应体系，通过外加磁场将单印迹层固态聚合物分离出来，然后洗脱、真空干燥；
步骤三，将单印迹层固态聚合物、小粒径磁性纳米球、多巴胺再次加入到缓冲液中，机械搅拌，得到含有双印迹层固态聚合物的反应体系，通过外加磁场将双印迹层固态聚合物分离出来，并将双印迹层固态聚合物洗脱、真空干燥；
步骤四，将制得的双印迹层固态聚合物通过刻蚀处理，制得四环素中空双印迹层磁性纳米球。
2.根据权利要求1所述的四环素中空双印迹层磁性纳米球的制备方法，其特征在于，步骤一中，共沉淀法合成小粒径磁性纳米球的具体操作为：
将六水氯化铁、二次水、氨水和四水氯化铁按照(1.0～8.0)g:(20～100)mL:(5～30)mL:(1.05～5.05)g的用量比，在25～90℃下反应10～300min，反应结束后，将反应产物洗涤、在20～80℃、0.02～0.09MPa的条件下真空干燥3～8h，制得粒径为5～30nm的小粒径磁性纳米球。
3.根据权利要求1所述的四环素中空双印迹层磁性纳米球的制备方法，其特征在于，步骤一中，采用法合成硅球的具体操作包括以下步骤：
1)将浓氨水、乙醇和蒸馏水按照(5～30):(10～48):(10～55)的体积比混合后，在转速为1000～2000r/min的条件下机械搅拌5～30min；
2)将正硅酸四乙酯和乙醇按照(1.5～10):(15～60)的体积比量取后加入步骤1)制得的溶液中，并在转速为100～500r/min的条件下机械搅拌1～10h，然后离心，制得粒径为250～400nm的二氧化硅纳米球，即硅球。
4.根据权利要求1所述的四环素中空双印迹层磁性纳米球的制备方法，其特征在于，步骤二中、将小粒径磁性纳米球、四环素、硅球、多巴胺和缓冲液混合后，在室温下，在转速为100～500r/min的条件下机械搅拌反应2～8h，将反应产物洗涤、在20～80℃、0.02～0.09MPa的条件下真空干燥3～8h，制得单印迹层固态聚合物；
其中，磁性纳米球、四环素、硅球、多巴胺和缓冲液的用量比为(10～50)mg:(10～30)mg:(20～100)mg:(50～90)mg:(5～30)mL；缓冲液选择pH值为8.5的Tris-HCl缓冲液。
5.根据权利要求1所述的四环素中空双印迹层磁性纳米球的制备方法，其特征在于，步骤三中，将单印迹层固态聚合物、磁性纳米球、多巴胺和缓冲液按照(100～500)mg:(10～50)mg:(20～75)mg:(5～30)mL的用量比混合后，在转速为100～500r/min的条件下，机械搅拌2～10h，将反应产物洗涤、在20～80℃、0.02～0.09MPa的条件下真空干燥3～8h，制得双印迹层固态聚合物；缓冲液选择pH值为8.5的Tris-HCl缓冲液。
6.根据权利要求1所述的四环素中空双印迹层磁性纳米球的制备方法，其特征在于，步骤二中制得的单印迹层固态聚合物的粒径为280～350nm；步骤三中，制得的双印迹层固态聚合物的粒径为300～500nm。
7.根据权利要求1所述的四环素中空双印迹层磁性纳米球的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述刻蚀处理是将双印迹层固态聚合物放入碳酸钠溶液中加热机械搅拌刻蚀；其中，双印迹层固态聚合物和碳酸钠溶液的用量比为(100～500)mg:(10～50)mL；碳酸钠溶液的浓度为0.1～1.6mol/L，刻蚀温度为40～100℃，刻蚀时间为2～10h。
8.根据权利要求1所述的四环素中空双印迹层磁性纳米球的制备方法，其特征在于，通过外加磁场将步骤四反应结束后反应液中生成的双印迹层固态聚合物分离出来，再对分离出的双印迹层固态聚合物进行洗脱、并在20～80℃、0.02～0.09MPa的条件下真空干燥3～8h，制得四环素中空双印迹层磁性纳米球；
对分离出的双印迹层固态聚合物进行洗脱的洗脱液是体积比为(92～99):(8～1)的无水乙醇与乙酸的混合溶液。
9.采用权利要求1～8中任意一项所述的制备方法制得的四环素中空双印迹层磁性纳米球，其特征在于，该四环素中空双印迹层磁性纳米球的粒径为300～500nm。
10.权利要求9所述的四环素中空双印迹层磁性纳米球作为四环素吸附剂的应用，其特征在于，该四环素中空双印迹层磁性纳米球对四环素的吸附量为61～82mg/g。
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