CN114216898A - 一种应用离子印迹显色快速检测茶叶中铅的纸基试纸 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用离子印迹显色快速检测茶叶中铅的纸基试纸，包括纸基以及构筑在纸基表面的铅离子印迹膜，所述铅离子印迹膜采用溶胶‑凝胶法在纸基表面进行构筑，所述铅离子印迹膜的基材材质为天然纤维素，所述天然纤维素由很多微纤维和纳米层次的纤维网交织而成；纸基试纸制备时，采用溶胶‑凝胶法作为构筑方式，纳米二氧化钛的多层包裹和键合交联作用，模板硝酸铅被有效固定且均匀分布在在纸基材料表面，进行模板洗脱后，所构筑的材料表面具有大量的铅离子印迹位点，在使用过程中，可以对茶叶中的铅离子进行特异性吸附，所构筑的检测材料，其性质稳定而且无特殊颜色，不影响铅离子的显色。
Description
技术领域
本发明涉及纸基试纸技术领域，具体涉及一种应用离子印迹显色快速检测茶叶中铅的纸基试纸。
背景技术
显色识别方法具有显色速度快、显色结果直观、操作简便和制作成本低等优点。因此，在食品加工、药物分析、农产品安全、环境监测、临床医学等领域有较大的市场需求。
茶叶中重金属铅一类重要的无机污染物，在茶叶生长过程中不断积聚，导致茶叶产品质量恶化。茶组织中的多酚化合物对铅的分布和形式有重要影响。茶叶产品铅离子水平积累的监测是有机农业发展的重点工作。此外，准确监测农产品、饮用水和加工食品中的铅离子水平一直是食品安全的重要课题。
离子印迹聚合物(IIP)作为分子印迹技术(MIT)的一大分支，因其能够特异地结合目标分子或离子，又被称为“塑料抗体”。其合成原理主要为：在模板分子(即目标分析物或具有相同结构的类似物)存在下，通过功能单体和交联单体的共聚合制备得到含有模板的分子印迹，再将模板分子移除，从而形成能够识别和吸收复杂混合物中的目标分子的多孔聚合物膜。与天然抗体相比，MIPs合成更加便宜且容易，且能在广泛的pH、溶剂、温度范围内表现出良好的稳定性，因此被作为天然抗体的替代品。
自纸基微流控(μPAD)概念被提出以来，μPAD作为一种新型低成本分析平台，因其简单、高吞吐量、可处置性、低样品和试剂消耗以及便携性等优点，被应用于食品分析、环境监测和临床诊断等领域。其检测原理主要为：在滤纸上通过方法构建亲水区域和疏水区域，形成微米级的流通通道，此时亲水区域可以利用毛细作用力来实现样品进样、反应及检测等整个过程。μPAD通常使用蜡印、光刻、化学气相沉积等技术在纸衬底上形成图案的亲水/疏水微结构的排列，以此来控制液体在纸基上的定向移动。与具有玻璃和聚合物衬底的传统微流控芯片相比，μPAD具有许多实际优势，包括成本更低、制造工艺简单、毛细管作用强以及良好的生物相容性。μPAD所使用的纸基材料广泛，包括滤纸、石墨纸和色谱纸等，其中又以滤纸平台成本最为低廉。同为纸基平台分支的侧流分析平台则具有高通量、特异识别等特征。但因其过度依赖抗原-抗体反应，使得侧流分析平台在使用场合受到限制，但其平台模型依旧可被应用于快速检测领域。
滤纸上丰富的纤维素结构可以进行功能化，并能作为运输和固定各种物质(即样品和试剂)的理想通道和支架。纸基表面的纤维素含有丰富的羟基，为IIP在其上的接枝提供了丰富的结合位点，因此可以为IIP材料提供优良的构筑基材。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用离子印迹显色快速检测茶叶中铅的纸基试纸，可用作侧流平台检测Pb2+的富集装置，将该纸基印迹材料富集装置组装到纸基平台的中制得新型侧流平台，实现上样与富集过程一步完成，克服传统方案中操作繁琐、耗时长的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种应用离子印迹显色快速检测茶叶中铅的纸基试纸，包括纸基以及构筑在纸基表面的铅离子印迹膜，所述铅离子印迹膜采用溶胶-凝胶法在纸基表面进行构筑，所述纸基基材包括中性滤纸、PVC膜、Whatman滤纸或硝酸纤维素膜，所述纸基基材表面可以使溶液快速通过到达富集区域。
作为优选的技术方案，所述铅离子印迹膜的基材材质为天然纤维素，所述的天然纤维素材料为定量滤纸、柔软的面巾纸或是布料，所述天然纤维素由很多微纤维和纳米层次的纤维网交织而成。
作为优选的技术方案，一种应用离子印迹显色快速检测茶叶中铅的纸基试纸的制备方法，具体步骤如下：
S1、纸基清洁与修饰；
S2、利用溶胶-凝胶法在纸基表面构筑铅离子印迹膜，溶胶-凝胶法，通过功能单体和交联剂在纸基表面构筑铅离子印迹膜，对铅离子模板进行洗脱、烘干，得到具有特定位点的纸基离子印迹膜；
S3、对构筑的铅离子印迹膜进行模板洗脱；
S4、配置一定浓度的8-羟基喹啉作为掩蔽剂，溶液的浓度为10mM-200mM，加入体积为50μL-100μL，溶剂为乙醇水溶液；
S5、配置一定浓度的显色溶液；
S6、组装侧流显色平台，封装成品及检测应用。
作为优选的技术方案，所述纸基试纸的清洁采用盐酸浸泡，充分清洁活化纸基表面基团。
作为优选的技术方案，所述步骤S2中的功能单体为APTES，使用量为0.2μmol-1μmol，所述APTES在酸性条件下，在乙醇介质中发生水解反应，溶剂为水和乙醇的混合液，水和乙醇的体积比为3:4-1:1。所述酸性条件，由乙酸提供，乙酸的使用量为1μmol-2μmol。
作为优选的技术方案，所述步骤S3中对构筑的铅离子印迹膜进行模板洗脱时，所使用的模板洗脱液为硝酸以及EDTA，浓度分别为0.2mM-3mM以及50mM-200mM；所述模板为硝酸铅，浓度为0.01mol/L-0.02mol/L，分散在水和乙醇的混合液中，与功能单体进行1-5小时的预聚合。
作为优选的技术方案，所述纸基试纸为FP@IIP-Pb2+纸基印迹材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)配制10mL盐酸，浓度为0.2M，将滤纸浸泡在盐酸中清洁，取出用超纯水洗涤至中性，烘干，得到清洁后的滤纸；
(2)清洁后的滤纸浸入PAA水溶液中，超声30min后，取出用超纯水洗涤，烘干，得到PAA修饰的纸基；
(3)配置0.01mol/L-0.02mol/L硝酸铅，溶剂为乙醇水溶液中(乙醇:水＝4:3-1:1,v/v)，加入乙酸以及APTES，混匀后，于60℃进行预聚合；
(4)预聚合结束后，向预聚合液中加入TEOS，超声半小时后，加入PAA修饰的纸基，于60℃进行正式聚合反应；
(5)正式聚合结束后取出纸基，用乙醇、超纯水分别进行清洗。使用EDTA、硝酸进行模板洗脱。并用超纯水将纸基材料洗涤至中性，在真空干燥箱中烘干，得到FP@IIP-Pb2+纸基印迹材料。
作为优选的技术方案，步骤S4中的所述纸基修饰所使用的修饰溶液为0.1％-2％PAA溶液等阴离子聚电解质溶液。
综上所述，由于采用了上述技术，本发明的有益效果是：
1、本发明通过溶胶-凝胶法构筑首次在纸基表面构筑了FP@IIP-Pb2+复合物，实现选择性吸附与富集过程一步完成，使用便捷，采用APTES作为功能单体、硝酸铅作为模板、TEOS作为交联剂，采用溶胶-凝胶法作为构筑方式，纳米二氧化钛的多层包裹和键合交联作用，模板硝酸铅被有效固定且均匀分布在在纸基材料表面，进行模板洗脱后，所构筑的材料表面具有大量的铅离子印迹位点，在使用过程中，可以对茶叶中的铅离子进行特异性吸附；
2、本发明所构筑的FP@IIP-Pb2+材料，其性质稳定而且无特殊颜色，不影响铅离子的显色；
3、本发明以二甲酚橙作为显色剂，在弱酸性条件下能与铅离子进行特异性显色，结合FP@IIP-Pb2+选择性吸附，构建了一款吸附、显色双重选择的新型构筑平台。
附图说明
图1为FP@IIP-Pb2+纸基印迹材料制备流程图及离子印迹纸基试纸条的使用方式示意图。
图2为FP@NIP-Pb2+纸基非印迹材料与FP@IIP-Pb2+纸基印迹材料与铅离子显色反应图。
图3为空白纸基FP与FP@IIP-Pb2+纸基印迹材料微观结构的透射电镜图。
图4为空白纸基FP与FP@IIP-Pb2+纸基印迹材料的X射线光电子能谱图，其中结合能为286eV和533eV的峰值分别对应于C1s和O1s，为FP与FP@IIP-Pb2+二者的共同峰值；结合能为103eV的峰值为FP@IIP-Pb2+纸基印迹材料的新峰，为Si 2p，其来源为溶胶-凝胶法构筑离子印迹所引入的硅元素。
图5为离子印迹纸基试纸条对不同浓度铅离子的显色示意图及RGB值分析结果。
图6为离子印迹纸基试纸条对不同铅离子加标浓度以及实际样品检测效果对比图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据说明书具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
根据图1-图6，本发明提供一种应用离子印迹显色快速检测茶叶中铅的纸基试纸，包括纸基以及构筑在纸基表面的铅离子印迹膜，所述铅离子印迹膜采用溶胶-凝胶法在纸基表面进行构筑，所述纸基基材包括中性滤纸、PVC膜、Whatman滤纸或硝酸纤维素膜，所述纸基基材表面可以使溶液快速通过到达富集区域。
所述铅离子印迹膜的基材材质为天然纤维素。所述的天然纤维素材料为定量滤纸、柔软的面巾纸或是布料，所述天然纤维素由很多微纤维和纳米层次的纤维网交织而成。
其中，包括该纸基试纸的制备方法，具体步骤如下：
S1、纸基清洁与修饰，所述纸基试纸的清洁采用盐酸浸泡，充分清洁活化纸基表面基团，在此清洁过程中，纸基表面的羟基等官能团被充分活化，为后续反应提供原始位点。所述纸基修饰所使用的修饰溶液为0.1％-2％聚丙烯酸溶液(PAA)等阴离子聚电解质溶液。
S2、利用溶胶-凝胶法在纸基表面构筑铅离子印迹膜，溶胶-凝胶法，通过功能单体和交联剂在纸基表面构筑铅离子印迹膜，对铅离子模板进行洗脱、烘干，得到具有特定位点的纸基离子印迹膜；所述功能单体为APTES，使用量为0.2μmol-1μmol，所述APTES在酸性条件下，在乙醇介质中发生水解反应，溶剂为水和乙醇的混合液，水和乙醇的体积比为3:4-1:1，由乙酸提供，乙酸的使用量为1μmol-2μmol。
S3、对构筑的铅离子印迹膜进行模板洗脱，对构筑的铅离子印迹膜进行模板洗脱时，所使用的模板洗脱液为硝酸以及EDTA，浓度分别为0.2mM-3mM以及50mM-200mM；所述模板为硝酸铅，浓度为0.01mol/L-0.02mol/L分散在水和乙醇的混合液中，与功能单体进行1-5小时的预聚合。
铅离子模板的洗脱溶液为EDTA、硝酸或者二者配合使用，并用水对残留洗脱溶液进行去除。EDTA以及硝酸能够很好的去除铅离子印迹膜中的铅离子，留下的孔洞具有铅离子的特定尺寸，因此能在后续实验中特定的吸附铅离子。
S4、配置一定浓度的8-羟基喹啉作为掩蔽剂，溶液的浓度为10mM-200mM，加入体积为50μL-100μL，溶剂为乙醇水溶液；
S5、配置一定浓度的显色溶液，利用金属显色剂二甲酚橙作为显色溶液的主要成分，在不同的pH环境下螯合不同的金属；8-羟基喹啉可以与各种金属形成可溶性和不溶性络合物，与铅离子形成的络合物为可溶性络合物。可以通过离心、过滤等方式，将不溶性络合物通过沉淀被去除，达到掩蔽其它金属离子干扰的效果。在pH为6.3左右时，在掩蔽剂8-羟基喹啉的作用下，二甲酚橙与铅离子反应形成红色螯合物；样品提取液与缓冲液按照一定比例混合后，加入掩蔽剂，离心去除沉淀后得到上样液。
S6、组装侧流显色平台，封装成品及检测应用。
实施例2
所述纸基试纸为FP@IIP-Pb2+纸基印迹材料，其制备方法包括如下步骤：
(1)配制10mL盐酸，浓度为0.2M，将滤纸浸泡在盐酸中清洁，取出用超纯水洗涤至中性，烘干，得到清洁后的滤纸；
(2)清洁后的滤纸浸入PAA水溶液中，超声30min后，取出用超纯水洗涤，烘干，得到PAA修饰的纸基；
(3)配置0.01mol/L-0.02mol/L硝酸铅，溶剂为乙醇水溶液中(乙醇:水＝4:3-1:1,v/v)，加入乙酸以及APTES，混匀后，于60℃进行预聚合；
(4)预聚合结束后，向预聚合液中加入TEOS，超声半小时后，加入PAA修饰的纸基，于60℃进行正式聚合反应；
(5)正式聚合结束后取出纸基，用乙醇、超纯水分别进行清洗。使用EDTA、硝酸进行模板洗脱。并用超纯水将纸基材料洗涤至中性，在真空干燥箱中烘干，得到FP@IIP-Pb2+纸基印迹材料。
FP@IIP-Pb2+纸基印迹材料既具备了离子印迹选择性吸附、富集的功能，也具备了纸基平台造价低廉的优势，而且纸基平台呈白色，不影响显色剂对铅离子的下色反应判断。
步骤S6中的所述组装侧流显色平台包括一种上样装置，包括上样孔和试纸条，所述试纸条中含有FP@IIP-Pb2+纸基印迹材料。同时采用一种RGB颜色识别方式，对显色结果进行检测。所述上样装置的上样通道材料为硝酸纤维素膜，既具有较高的上样速度，也具备了对样品低吸附的优点。将其组装到试纸条中，代替普通纸基材料上样通道，所制得的试纸条可以实现对茶叶样品中铅离子含量的快速检测。吸水垫具有的良好吸水能力，可以给试纸条上样带来驱动力，将硝酸纤维素膜与吸水垫集成在试纸条上，所制得的试纸条可以实现对铅离子的快速吸附于富集。
所述上样装置包括上样孔和试纸条，所述FP@IIP-Pb2+纸基印迹材材设置于试纸条中，同时采用一种RGB颜色识别方式，对显色结果进行检测。
所述上样装置上样步骤如下：
将所述FP@IIP-Pb2+纸基印迹材料、硝酸纤维素膜、吸水垫通过PVC背板，组装制得离子印迹纸基试纸条。使用96孔酶标板小孔作为微量上样孔。96孔酶标板由高纯度聚丙烯制造而成，具有化学稳定性高、节省空间、储存量大等优点。可以结合排枪、高通量自动液体操作仪器和软件，实现对样品的高通量操作。具体的，选择可拆卸的96孔酶标板可以进一步节省空间，可以对多个样品进行同步操作。同时其微量的上样体积也节省了试剂的使用更加环保。具体操作时，可采用Photoshop或者颜色识别器等RGB值识别软件对显色反应进行检出，使用R、G、B三者响应值与铅离子浓度进行线性拟合。
所述纸基试纸利用离子印迹显色法可对茶叶中铅含量进行快速检测，包含以下步骤：将茶叶样品进行灰化提取、使用缓冲液将提取液pH值调至合适范围；所述茶叶样品预处理方式为干灰化法，减少试剂的使用。更为优选的，所述干灰化法灰化条件为500℃-600℃下，灰化6-8小时；所述茶叶样品提取采用少量盐酸加热溶解的方式进行提取；所述盐酸浓度为10％，加入量为3-4mL，将盐酸挥干后，将提取液定容至5-10mL；所述缓冲液为乙酸-乙酸钠缓冲液、Tris-盐酸缓冲液及六次甲基四胺-盐酸缓冲液。更为优选的，所述缓冲液pH约为6.2-6.5，所述缓冲液浓度为0.03M-0.1M。缓冲液与提取液的比例为1：1-1：2。
图1A为FP@IIP-Pb2+纸基印迹材料制备流程图。将制得的FP@IIP-Pb2+纸基印迹材料进行X射线光电子能谱分析，与清洁后的空白滤纸进行比较，结果如图4所示。其中结合能为286eV和533eV的峰值分别对应于C1s和O1s，为FP与FP@IIP-Pb2+二者的共同峰值；结合能为103eV的峰值为FP@IIP-Pb2+纸基印迹材料的新峰，为Si 2p，其来源为溶胶-凝胶法构筑离子印迹所引入的硅元素，证明硅印迹层在纸基上的成功构筑。
实施例3
所述纸基试纸利用离子印迹显色法可对茶叶中铅含量进行快速检测时：
首先组装离子印迹纸基显色快速检测茶叶中铅的试纸：在4.5cm*0.6cm的背板上，前端黏贴2.5cm*0.6cm的硝酸纤维素膜(作为上样通道)，后端黏贴吸水垫以提供上样驱动力。最后，中部黏贴FP@IIP-Pb2+纸基印迹材料，组装得到集上样与吸附为一体的纸基平台；
再对茶叶样品预处理：准确称取2g粉碎后的茶叶样品，在电炉上充分炭化后，于500℃马弗炉中灰化六小时，取出冷却后，加入4mL 10％盐酸，挥干后定容至5mL，得到样品提取液。将1mL样品提取液与六次甲基四胺-盐酸缓冲液按照体积比1:1进行混合，加入10μL0.05M 8-羟基喹啉进行沉淀，离心去除沉淀后，得到样品上样液。
最后，测出离子印迹纸基试纸条检测样品溶液中的铅含量：吸取100μL＝300μL上样液或者用缓冲液配置的铅标准溶液于96孔酶标板微孔中，垂直插入离子印迹纸基试纸条进行20分钟的上样。上样结束后，撕去吸水垫，用超纯水对FP@IIP-Pb2+纸基印迹材料进行清洗，并烘干。在FP@IIP-Pb2+纸基印迹材料上滴加5-20μL二甲酚橙进行显色，将所得结果与标准比色卡进行比较。
综上所述，本发明由于纳米材料的极高比表面积，其吸附容量的较普通吸附剂更高，且对相似离子具有选择性；所采用的上样通道，通过硝酸纤维素膜、吸水垫等结构在实现快速上样的同时，不影响铅离子的吸附于显色；本发明提出了一种离子印迹纸基显色快速检测茶叶中铅的试纸，以及一套完整的检测快速检测茶叶中铅的方式，具有即插即用、操作简单等优势，能够在30分钟内完成样品提取液中铅离子的检测。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
Claims (8)
1.一种应用离子印迹显色快速检测茶叶中铅的纸基试纸，其特征在于，包括纸基以及构筑在纸基表面的铅离子印迹膜，所述铅离子印迹膜采用溶胶-凝胶法在纸基表面进行构筑，所述纸基基材包括中性滤纸、PVC膜、Whatman滤纸或硝酸纤维素膜，所述纸基基材表面可以使溶液快速通过到达富集区域。
2.根据权利要求1所述一种应用离子印迹显色快速检测茶叶中铅的纸基试纸，其特征在于：所述铅离子印迹膜的基材材质为天然纤维素；所述的天然纤维素材料为定量滤纸、柔软的面巾纸或是布料，所述天然纤维素由很多微纤维和纳米层次的纤维网交织而成。
3.根据权利要求1所述一种应用离子印迹显色快速检测茶叶中铅的纸基试纸，其特征在于：包括该纸基试纸的制备方法，具体步骤如下：
S1、纸基清洁与修饰；
S2、利用溶胶-凝胶法在纸基表面构筑铅离子印迹膜，溶胶-凝胶法，通过功能单体和交联剂在纸基表面构筑铅离子印迹膜，对铅离子模板进行洗脱、烘干，得到具有特定位点的纸基离子印迹膜；
S3、对构筑的铅离子印迹膜进行模板洗脱；
S4、配置一定浓度的8-羟基喹啉作为掩蔽剂，溶液的浓度为10mM-200mM，加入体积为50μL-100μL，溶剂为乙醇水溶液；
S5、配置一定浓度的显色溶液；
S6、组装侧流显色平台，封装成品及检测应用。
4.根据权利要求3所述一种应用离子印迹显色快速检测茶叶中铅的纸基试纸，其特征在于：所述纸基试纸的清洁采用盐酸浸泡，充分清洁活化纸基表面基团。
5.根据权利要求3所述一种应用离子印迹显色快速检测茶叶中铅的纸基试纸，其特征在于：步骤S2中的所述功能单体为APTES，使用量为0.2μmol-1μmol，所述APTES在酸性条件下，在乙醇介质中发生水解反应，溶剂为水和乙醇的混合液，水和乙醇的体积比为3:4-1:1，所述酸性条件，由乙酸提供，乙酸的使用量为1μmol-2μmol。
6.根据权利要求3所述一种应用离子印迹显色快速检测茶叶中铅的纸基试纸，其特征在于：步骤S3中对所述构筑的铅离子印迹膜进行模板洗脱时，所使用的模板洗脱液为硝酸以及EDTA，浓度分别为0.2mM-3mM以及50mM-200mM；所述模板为硝酸铅，浓度为0.01mol/L-0.02mol/L，分散在水和乙醇的混合液中，与功能单体进行1-5小时的预聚合。
7.根据权利要求3所述一种应用离子印迹显色快速检测茶叶中铅的纸基试纸，其特征在于：所述纸基试纸为FP@IIP-Pb2+纸基印迹材料的制备方法包括如下步骤：
(1)配制10mL盐酸，浓度为0.2M，将滤纸浸泡在盐酸中进行清洁，取出用超纯水洗涤至中性，烘干，得到清洁后的滤纸；
(2)清洁后的滤纸浸入聚丙烯酸(PAA)溶液中，超声30min后，取出用超纯水洗涤，烘干，得到PAA修饰的纸基材料；
(3)配置0.01mol/L-0.02mol/L硝酸铅，溶剂为乙醇水溶液中(乙醇:水＝4:3-1:1,v/v)，加入乙酸以及APTES，混匀后，于60℃进行预聚合；
(4)预聚合结束后，向预聚合液中加入TEOS，超声半小时后，加入PAA修饰的纸基，于60℃进行正式聚合反应；
(5)正式聚合结束后取出纸基，用乙醇、超纯水分别进行清洗；使用EDTA、硝酸进行模板洗脱；并用超纯水将纸基材料洗涤至中性，在真空干燥箱中烘干，得到FP@IIP-Pb2+纸基印迹材料。
8.根据权利要求3所述一种应用离子印迹显色快速检测茶叶中铅的纸基试纸，其特征在于：步骤S4中的所述纸基修饰所使用的修饰溶液为0.1％-2％PAA溶液等阴离子聚电解质溶液。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102809560A (zh) * | 2012-08-08 | 2012-12-05 | 深圳出入境检验检疫局工业品检测技术中心 | 一种铅离子印迹检测试纸及其制备方法 |
| CN103940949A (zh) * | 2013-08-06 | 2014-07-23 | 江苏天瑞仪器股份有限公司 | 一种用于检测水质中铅离子的试剂包 |
| CN109293938A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-02-01 | 河南工业大学 | 制备金属骨架化合物结合分子印迹聚合物的复合材料 |
| US20190195757A1 (en) * | 2017-12-21 | 2019-06-27 | Industrial Technology Research Institute | Detection method for heavy metal ions |
| CN110256726A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-09-20 | 昆明理工大学 | 一种铅(ii)离子印迹复合膜的制备方法及应用 |
| CN111068632A (zh) * | 2020-01-23 | 2020-04-28 | 福州大学 | 一种铅离子复合吸附剂及其制备方法 |
| CN111450805A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-07-28 | 福州大学 | 一种壳聚糖基铅离子印迹吸附剂及其制备方法 |
-
2021
- 2021-11-25 CN CN202111411468.6A patent/CN114216898A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102809560A (zh) * | 2012-08-08 | 2012-12-05 | 深圳出入境检验检疫局工业品检测技术中心 | 一种铅离子印迹检测试纸及其制备方法 |
| CN103940949A (zh) * | 2013-08-06 | 2014-07-23 | 江苏天瑞仪器股份有限公司 | 一种用于检测水质中铅离子的试剂包 |
| US20190195757A1 (en) * | 2017-12-21 | 2019-06-27 | Industrial Technology Research Institute | Detection method for heavy metal ions |
| CN109293938A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-02-01 | 河南工业大学 | 制备金属骨架化合物结合分子印迹聚合物的复合材料 |
| CN110256726A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-09-20 | 昆明理工大学 | 一种铅(ii)离子印迹复合膜的制备方法及应用 |
| CN111068632A (zh) * | 2020-01-23 | 2020-04-28 | 福州大学 | 一种铅离子复合吸附剂及其制备方法 |
| CN111450805A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-07-28 | 福州大学 | 一种壳聚糖基铅离子印迹吸附剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 吴小妹 等: "基于纳米显色剂的直读显色条带快速检测茶叶中茶氨酸", 2017浙江省营养学会年会暨西湖营养学术论坛资料汇编, 22 September 2017 (2017-09-22), pages 177 - 178 * |
| 王冠 等: "基于印迹聚合物的微流控量子点纸基芯片检测环境中的镉、铅离子", 分析试验室, vol. 38, no. 1, 17 January 2019 (2019-01-17), pages 7 - 12 * |
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