磁性金屬有機(jī)框架表面分子印跡的制備及富集蔬菜樣品中2,4-二氯苯氧乙酸的應(yīng)用

麻敏瑞，祝新月，劉曉燕，張海霞

(蘭州大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，甘肅 蘭州 730000)

2,4-二氯苯氧乙酸簡(jiǎn)稱2,4-D，是一種廣泛使用的激素類除草劑和水果蔬菜的采后貯藏保鮮劑，2,4-D水溶性也較差，在自然條件下難以降解，可通過食物鏈等進(jìn)入環(huán)境和人體，長(zhǎng)時(shí)間的攝入會(huì)對(duì)人體造成傷害.但是，由于環(huán)境和食品基質(zhì)中2,4-D的濃度很低，直接使用儀器檢測(cè)比較困難.因此，有必要發(fā)展一種簡(jiǎn)單高效的從復(fù)雜樣品中特異性捕獲2,4-D的富集方法.

分子印跡技術(shù)是一種對(duì)目標(biāo)分子具備特異性識(shí)別能力的技術(shù)，表面分子印跡聚合物(MIP)的印跡位點(diǎn)在載體表面，具有傳質(zhì)速率快、吸附效率高的特點(diǎn)[1-2].磁性表面分子印跡聚合物結(jié)合了MIP的特異性和磁性材料磁分離的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于復(fù)雜樣品前處理中的分離富集.

金屬有機(jī)骨架(MOFs)是一種通過金屬離子和有機(jī)配體自組裝產(chǎn)生的拓?fù)渚w材料，具有比表面積大、孔徑可調(diào)及機(jī)械性能良好等優(yōu)點(diǎn)[3]，在催化[4-5]、分離[6-7]、存儲(chǔ)[8]、藥物輸送[9-10]和傳感器[11-12]等方面都具有廣泛的應(yīng)用.其中沸石咪唑酯骨架(ZIFs)具有較好的性能并且易于功能化.特別是ZIF-8具有極好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，其結(jié)構(gòu)很難被環(huán)境的變化所破壞[13-14]，受到科研工作者的青睞，并產(chǎn)生了很多應(yīng)用.

本研究采用表面印跡技術(shù)，以固相研磨法制備的磁性ZIF-8為基質(zhì)，通過虛擬模板法和溶膠-凝膠法，在室溫下制備磁性表面分子印跡聚合物Fe3O4@ZIF-MIP，用于選擇性富集和分離食品樣品中的2,4-D.考察了Fe3O4@ZIF-MIP的吸附能力、選擇性及重復(fù)使用性能，并將建立的分析方法成功應(yīng)用于蔬菜樣品中2,4-D的富集，以期為2,4-D的富集提供一種新材料[15].

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

傅里葉變換紅外光譜儀(Nicolet is5，美國(guó)賽默飛世爾科技公司)；X射線衍射(XRD，Rigaku Miniflex-600，日本理學(xué)Rigaku)；掃描電子顯微鏡(JSM-5600LV，日本電子光學(xué)公司)；場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡(Tecnai G2 F30，美國(guó)FEI公司)；全自動(dòng)比表面積及空隙度測(cè)定儀(Tristar 3020，美國(guó)Micromeritics公司)；熱重分析儀(Pyris Diamond，美國(guó)Perkin-Elmer公司)；振動(dòng)樣品磁力計(jì)(VSM，DT307-B-2，美國(guó)Lakeshore公司)；元素分析儀(VarioEL，德國(guó)Hanau Elemental Analyses公司)；自搭建接觸角儀(蘭州大學(xué)蒲巧生教授課題組)；氮?dú)獯蹈蓛x(HP-5016SY，中國(guó)上海濟(jì)成分析儀器有限公司)；雷磁pH計(jì)(PHS-3C，中國(guó)上海精科儀器有限公司).超高效液相色譜儀(DionexUltiMate 3000，美國(guó)賽默飛世爾公司)，色譜柱為反相C18柱(5 μm，4.6×150 mm，Hedera ODS-2).色譜條件：乙腈/水(磷酸調(diào)節(jié)其pH值為3，體積比為60∶40)，流速為0.8 mL/min，檢測(cè)波長(zhǎng)為283 nm.

2,4-D、2,4-二氯苯酚、3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)、四乙氧基硅烷(TEOS)及2-甲基咪唑購(gòu)于上海薩恩化學(xué)技術(shù)有限公司，純度不低于97%.氧化鋅(ZnO)購(gòu)于上海凱信化學(xué)試劑公司.Fe3O4(20～50 nm)購(gòu)于上海阿拉丁生化科技股份有限公司.2-萘氧乙酸(2-NOA)、6-芐基氨基嘌呤(6-BA)購(gòu)于北京百靈威科技有限公司，純度不低于98%.吲哚丁酸(IBA)購(gòu)于上海中秦化學(xué)試劑有限公司.磷酸購(gòu)于天津市大茂化學(xué)試劑廠.乙酸、甲酸、鹽酸、無水乙醇、無水甲醇均為分析純，購(gòu)于天津利安隆博華醫(yī)藥化學(xué)有限公司.乙腈為色譜純，購(gòu)于北京迪馬科技公司.

1.2 材料制備

如圖1所示，首先參考課題組之前發(fā)表的文章[16]，采用固相合成法制備磁性骨架Fe3O4@ZIF-8.

圖1 Fe3O4@ZIF-MIP的合成示意圖

稱取80 mg的2,4-二氯苯酚，溶于乙醇中，加入0.936 mL APTES，超聲30 min，使功能單體和模板分子充分作用.將分散在2 mL乙醇中的Fe3O4@ZIF-8顆粒加入預(yù)聚物，超聲，再加入1.792 mL TEOS交聯(lián)劑超聲5 min，最后加入0.5 mL 1 mol/L的醋酸溶液進(jìn)行聚合.室溫下?lián)u床振蕩聚合18 h后，磁分離棄掉上清，使用乙醇洗去未反應(yīng)的原料，60 ℃烘箱中干燥.干燥后使用9∶1(體積比)的甲醇/乙酸混合溶液洗去模板分子，再用甲醇洗至中性，最后真空干燥.

Fe3O4@ZIF-NIP的制備步驟同上，只是不加模板分子2,4-二氯苯酚.

1.3 解吸和萃取條件的優(yōu)化

將20 mg Fe3O4@ZIF-MIP材料加入5.0 mL質(zhì)量濃度為2.0 μg/mL的2,4-D溶液中，搖床中25 ℃下振蕩吸附，磁分離棄掉上清之后加入不同的解吸溶劑，超聲解吸，收集解吸液，氮?dú)獯蹈桑缓笫褂?00 μL流動(dòng)相復(fù)溶，經(jīng)有機(jī)濾膜過濾后進(jìn)入高效液相色譜分析.對(duì)解吸溶劑、解吸溶劑體積、解吸時(shí)間以及萃取時(shí)間和萃取溶液的pH進(jìn)行優(yōu)化.

1.4 吸附試驗(yàn)

將20 mg Fe3O4@ZIF-MIP材料加入5.0 mL質(zhì)量濃度為50.0 μg/mL的分析物溶液中，在搖床中25 ℃下振蕩10～120 min，磁分離，取上清液進(jìn)行分析.Fe3O4@ZIF-NIP材料的動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)在相同條件下進(jìn)行.

配制10～500 μg/mL的樣品溶液，分別稱取20 mg的Fe3O4@ZIF-MIP和Fe3O4@ZIF-NIP，加入上述溶液中，25 ℃振蕩吸附10 min，磁分離，取上清液進(jìn)行分析.根據(jù)吸附前后的濃度變化，由式(1)得到吸附容量(Q，mg/g)：

(1)

式中，C0(μg/mL)和Ce(μg/mL)分別表示吸附前、后2,4-D溶液的質(zhì)量濃度，V(mL)表示2,4-D溶液的體積，m(mg)表示材料的質(zhì)量.

通常使用印記因子(IF)來說明MIP的特異性吸附，IF根據(jù)式(2)計(jì)算：

(2)

式中，QMIP(mg/g)為Fe3O4@ZIF-MIP對(duì)目標(biāo)物的吸附量，QNIP(mg/g)為Fe3O4@ZIF-NIP對(duì)目標(biāo)物的吸附量.

1.5 實(shí)際樣品的應(yīng)用

將分析物配成質(zhì)量濃度為1.0 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，采用超純水分別稀釋至不同的濃度.然后取20 mg的Fe3O4@ZIF-MIP，在最佳條件下按照上述步驟進(jìn)行分析，得到標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，以此來計(jì)算實(shí)際樣品中測(cè)得的分析物濃度.

本工作中所用的黃瓜、辣椒、西紅柿購(gòu)置于蘭州當(dāng)?shù)氐某?，豆芽?gòu)買于當(dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場(chǎng).樣品切碎后，勻質(zhì)，稱取1.0 g勻質(zhì)后的樣品于10 mL離心管中，加入6.0 mL乙腈后渦旋5 min，靜置30 min，離心.取2.0 mL上清液氮?dú)獯蹈?，使?.0 mL去離子水溶解，按照上述步驟在最佳條件下萃取并解吸，最后進(jìn)行進(jìn)入高效液相色譜分析.

上述所有試驗(yàn)均平行測(cè)定3次，結(jié)果取其平均值.

2 結(jié)果與討論

2.1 材料的制備與表征

材料的X射線衍射(XRD)圖譜如圖2(A)所示.由2(A)可見，通過簡(jiǎn)單研磨合成的磁性ZIF-8材料的特征峰與純ZIF-8的標(biāo)準(zhǔn)峰基本符合，證明了磁性ZIF-8材料的成功制備.由于Fe3O4@ZIF-MIP和Fe3O4@ZIF-NIP材料是在Fe3O4@ZIF表面合成的印跡聚合物，所以基本不存在ZIF-8的特征峰，證明了材料的成功制備.

圖2(B)為制備的不同材料的紅外光譜圖.由圖2(B)可見，其中461 cm-1處的特征峰是Fe3O4的Fe-O伸縮振動(dòng)峰，1 580、1 420 cm-1處的特征峰是咪唑的C=N和C-N的伸縮振動(dòng)峰.Fe3O4@ZIF-MIP和Fe3O4@ZIF-NIP譜圖中，1 059、789 cm-1處的特征峰是功能單體APTES和交聯(lián)劑TEOS水解縮合后的Si-O-Si鍵振動(dòng)峰，1 630 cm-1處的特征峰對(duì)應(yīng)的是C-N伸縮振動(dòng).可以看出，F(xiàn)e3O4@ZIF的特征峰461、1 146、1 420、1 580 cm-1均能在Fe3O4@ZIF-MIP和Fe3O4@ZIF-NIP中找到，證明了材料的成功制備.

圖2 模擬ZIF-8、Fe3O4@ZIF、Fe3O4@ZIF-NIP和Fe3O4@ZIF-MIP的XRD譜圖(A)，F(xiàn)e3O4@ZIF、Fe3O4@ZIF-NIP和Fe3O4@ZIF-MIP的IR譜圖(B)

圖3為材料的掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)圖譜.SEM圖顯示Fe3O4@ZIF具有規(guī)則的菱形十二面體形貌，尺寸大概在110～200 nm左右.為了證實(shí)Fe3O4成功嵌入到ZIF-8中，進(jìn)行了TEM測(cè)試，圖3(E)顯示在ZIF-8框架中存在磁性納米顆粒，表明固相研磨可以得到所需的磁性ZIF-8材料.以Fe3O4@ZIF為基質(zhì)合成印跡聚合物后，由圖3(B)和(F)觀察到Fe3O4@ZIF-MIP形貌為不規(guī)則的球狀，尺寸在270～300 nm之間.

圖3 Fe3O4@ZIF(A)、Fe3O4@ZIF-MIP(B)和Fe3O4@ZIF-NIP(C)的SEM圖，F(xiàn)e3O4(D)、Fe3O4@ZIF(E)和Fe3O4@ZIF-MIP(F)的TEM圖

通過氮?dú)馕皆囼?yàn)對(duì)Fe3O4@ZIF和Fe3O4@ZIF-MIP的比表面積和孔徑進(jìn)行分析，如表1所列、圖4所示，F(xiàn)e3O4@ZIF孔徑為10 nm，材料具有中孔結(jié)構(gòu)，且具有較大的比表面積，為419.13 m2/g，其主要原因是金屬有機(jī)框架材料ZIF-8具有較大的孔結(jié)構(gòu)和比表面積.合成Fe3O4@ZIF-MIP后，其比表面積變小，為16.74 m2/g，可能是因?yàn)橛≯E聚合物會(huì)在Fe3O4@ZIF基質(zhì)的孔中形成，堵塞了部分孔通道.這也說明在Fe3O4@ZIF-MIP對(duì)分析物的吸附過程中，主要是印跡聚合物本身作用，即印跡位點(diǎn)對(duì)特定分子的結(jié)合.如圖4所示，F(xiàn)e3O4@ZIF的氮?dú)馕?解吸等溫線具有Ⅰ型和Ⅳ型特征，具有回滯環(huán)，且沒有在相對(duì)壓力0.1處達(dá)到平衡，表明該材料存在微孔和介孔的多級(jí)結(jié)構(gòu).Fe3O4@ZIF-MIP的氮?dú)馕?解吸等溫線符合Ⅱ型特征，表明材料是非多孔的，進(jìn)一步證明了印跡聚合物的成功制備.

表1 Fe3O4@ZIF和Fe3O4@ZIF-MIP的比表面積和孔結(jié)構(gòu)參數(shù)

圖4 Fe3O4@ZIF和Fe3O4@ZIF-MIP的氮?dú)馕?解吸等溫線

圖5為材料的熱重圖.由圖5可見，F(xiàn)e3O4@ZIF在764 ℃之前，質(zhì)量損失很大，為58.7%，主要是ZIF骨架的分解.與Fe3O4@ZIF相比，F(xiàn)e3O4@ZIF-MIP在208 ℃質(zhì)量損失13.5%，主要是其中的水分和低沸點(diǎn)組分的揮發(fā),在791 ℃質(zhì)量損失較大，為31.9%，主要是其中的ZIF基質(zhì)和有機(jī)高分子聚合物的分解.此結(jié)果證明試驗(yàn)合成的材料Fe3O4@ZIF-MIP具有較好的熱穩(wěn)定性.由圖6表面水接觸角照片可以觀察到，F(xiàn)e3O4@ZIF與水的接觸角為139 °，具有很強(qiáng)的疏水性.由文獻(xiàn)[17]可知，F(xiàn)e3O4與水的接觸角為100 °，由此說明Fe3O4@ZIF疏水性的增加正是由于結(jié)合了ZIF-8.而Fe3O4@ZIF-MIP與水的接觸角為110 °，與Fe3O4@ZIF比較，其疏水性降低，有利于對(duì)目標(biāo)物的吸附.

圖5 Fe3O4@ZIF和Fe3O4@ZIF-MIP的熱重圖

圖6 Fe3O4@ZIF(A)和Fe3O4@ZIF-MIP(B)的表面水接觸角光學(xué)照片

由于該試驗(yàn)是磁萃取分離，所以材料良好的磁性對(duì)于萃取過程中的分離具有重要作用.對(duì)合成的材料進(jìn)行了磁性強(qiáng)度表征，如圖7所示.由圖7可見，三條曲線的現(xiàn)狀和趨勢(shì)相似，F(xiàn)e3O4@ZIF、Fe3O4@ZIF-MIP和Fe3O4@ZIF-NIP的磁化強(qiáng)度分別為11、2.3、2.8 emu/g，雖然Fe3O4@ZIF-MIP和Fe3O4@ZIF-NIP的磁化強(qiáng)度低，但仍可以通過外加磁場(chǎng)快速的與溶液分離，并且去除磁鐵后，輕微搖動(dòng)即可將其均勻分散在溶液中.

圖7 Fe3O4@ZIF、Fe3O4@ZIF-MIP和Fe3O4@ZIF-NIP的磁滯回線(插圖為使用外加磁場(chǎng)之后的照片)

2.2 解吸條件優(yōu)化

為了得到最佳的解吸效果，對(duì)材料的解析溶劑種類、解吸時(shí)間和解析溶劑體積進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果如圖8所示.分別比較了甲醇-醋酸(體積比為9∶1)、甲醇-甲酸(體積比為9∶1)和乙腈-醋酸(體積比為9∶1)三種解吸溶劑的效果，發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用甲醇-甲酸(體積比為9∶1)作為解吸溶劑時(shí)，可以獲得2,4-D化合物最佳的萃取回收率，因此將其作為解吸溶劑.通過研究不同解吸時(shí)間的影響，發(fā)現(xiàn)解吸時(shí)間為5 min時(shí)即可實(shí)現(xiàn)令人滿意的回收率.在確保高提取效率的前提下，應(yīng)盡可能縮短解吸時(shí)間，因此，后續(xù)試驗(yàn)采用5 min的解吸時(shí)間.最后，研究了1.0～2.0 mL范圍內(nèi)的解吸溶劑體積的影響，發(fā)現(xiàn)2.0 mL的甲醇-甲酸(體積比為9∶1)足以洗脫目標(biāo)化合物，故將其作為最佳解吸體積.

圖8 解吸溶劑、解吸時(shí)間和解吸體積的優(yōu)化

2.3 萃取條件優(yōu)化

為了得到最佳的萃取效果，在最佳解吸條件下進(jìn)行了萃取條件優(yōu)化，研究了吸附時(shí)間在10～60 min內(nèi)的萃取效果，結(jié)果如圖9所示.由圖9可見，吸附時(shí)間為10 min及更長(zhǎng)時(shí)，萃取效果基本相同.在保證較高萃取效果的同時(shí)又要盡量減少時(shí)間成本，所以選擇10 min為最佳吸附時(shí)間.由于2,4-D的pKa為2.98，可以以分子和離子形式存在于溶液中，試驗(yàn)結(jié)果表明，溶液pH值對(duì)萃取效果影響較小，所以試驗(yàn)選擇在水溶液中進(jìn)行，不需要調(diào)節(jié)pH值.

圖9 萃取時(shí)間和pH優(yōu)化

2.4 材料的吸附性能

圖10(A)是室溫下材料對(duì)2,4-D的吸附動(dòng)力學(xué)曲線.動(dòng)力學(xué)曲線表明，在最初的10 min內(nèi)，2,4-D在Fe3O4@ZIF-MIP上的吸附速率很快，在10 min的時(shí)候基本達(dá)到平衡.這主要是因?yàn)镕e3O4@ZIF-MIP表面存在大量的印跡位點(diǎn)，因此目標(biāo)物2,4-D在初始階段很容易與這些位點(diǎn)結(jié)合.當(dāng)這些位點(diǎn)飽和之后，2,4-D進(jìn)一步滲透到印跡層就變得相對(duì)困難.2,4-D在Fe3O4@ZIF-NIP上的吸附情況也是如此，但是由于沒有印跡位點(diǎn)，所以與目標(biāo)物的結(jié)合能力低.在質(zhì)量濃度為50 μg/mL時(shí)，F(xiàn)e3O4@ZIF-MIP和Fe3O4@ZIF-NIP的吸附容量分別為12.4和3.4 mg/g，印跡因子為3.64.說明合成的印跡材料中相應(yīng)的印跡位點(diǎn)對(duì)分析物具有較快的特異性吸附，且具有較好的吸附選擇性.通過準(zhǔn)一級(jí)速率方程和準(zhǔn)二級(jí)速率方程分析動(dòng)力學(xué)吸附數(shù)據(jù)，相關(guān)參數(shù)如表2所列.

圖10 Fe3O4@ZIF-MIP和Fe3O4@ZIF-NIP吸附動(dòng)力學(xué)曲線(A)和吸附等溫線(B)

表2 Fe3O4@ZIF-MIP和Fe3O4@ZIF-NIP對(duì)分析物的吸附動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)

表2中，Qt(mg/g)為t(min)時(shí)的吸附容量，Qe(mg/g)為平衡吸附容量，k(g/mg/min)為吸附速率常數(shù).將試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)帶入到上述方程中，得到擬合曲線.由表2可以發(fā)現(xiàn)，準(zhǔn)二級(jí)速率方程計(jì)算得出的平衡吸附容量Qe與試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)非常接近，即2,4-D的吸附動(dòng)力學(xué)與準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)速率方程擬合得更好，表明影響吸附速率的主要是化學(xué)吸附過程.Fe3O4@ZIF-NIP的吸附速率常數(shù)低于Fe3O4@ZIF-MIP，這表明Fe3O4@ZIF-MIP表現(xiàn)出更好的動(dòng)力學(xué)吸附.

圖10(B)為材料對(duì)2,4-D的吸附等溫線.由圖10(B)可見，F(xiàn)e3O4@ZIF-MIP的吸附能力隨分析物濃度的增加而增加.分析物的質(zhì)量濃度為500 μg/mL時(shí)，吸附容量為120.31 mg/g.分析物的質(zhì)量濃度為100 μg/mL時(shí)，F(xiàn)e3O4@ZIF-NIP的吸附容量基本不變.值得注意的是，在相同條件下，F(xiàn)e3O4@ZIF-MIP對(duì)2,4-D的吸附容量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Fe3O4@ZIF-NIP對(duì)2,4-D的吸附容量.這主要是由于Fe3O4@ZIF-MIP具有特定的印跡空腔，而且它的吸附容量高也與材料是以高比表面積的ZIF-8為基質(zhì)制備的有關(guān).將試驗(yàn)獲得的吸附容量與平衡吸附濃度進(jìn)行吸附等溫模型擬合，具體參數(shù)如表3所列，相應(yīng)的公式如式(3)、(4).

Langmuir方程：

(3)

式中，Ce(mg/L)為吸附平衡時(shí)溶液中分析物的質(zhì)量濃度，Qe(mg/g)為吸附達(dá)到平衡時(shí)的吸附量，Qm(mg/g)為飽和吸附量，KL(L/mg)為與吸附能力有關(guān)的Langmuir常數(shù).

Freundlich方程：

(4)

式中，Qe(mg/g)為吸附達(dá)到平衡時(shí)的吸附量，Ce(mg/L)為吸附平衡時(shí)溶液中分析物的質(zhì)量濃度，KF(L/mg)為與吸附容量和吸附強(qiáng)度有關(guān)的Freundlich常數(shù)，1/n為與吸附性能有關(guān)的Freundlich常數(shù).

Langmuir模型假定它是單層吸附，并且在吸附過程中，吸附材料對(duì)整個(gè)表面上的目標(biāo)分子具有相同的親和力和吸附能.Freundlich模型表明它是多層吸附，發(fā)生在異質(zhì)表面上，并且吸附材料對(duì)目標(biāo)分子的親和力和吸附能由其比表面性質(zhì)決定.由表3可以得出，F(xiàn)reundlich模型能更好的描述材料對(duì)2,4-D的吸附，說明除了材料表明的印跡位點(diǎn)外，還有Fe3O4@ZIF孔中印跡位點(diǎn)的吸附對(duì)目標(biāo)物的吸附，以及材料與目標(biāo)物之間的疏水作用力，也說明所制備的材料吸附能力強(qiáng).

表3 Fe3O4@ZIF-MIP和Fe3O4@ZIF-NIP對(duì)分析物的等溫吸附模型

2.5 選擇性試驗(yàn)

選擇與分析物結(jié)構(gòu)相似且在蔬菜中常見的幾種植物生長(zhǎng)素作為干擾物，配制質(zhì)量濃度為2.0 μg/mL的混合溶液，在最佳條件下進(jìn)行了競(jìng)爭(zhēng)吸附試驗(yàn)，結(jié)果如圖11所示.由圖11可見，F(xiàn)e3O4@ZIF對(duì)目標(biāo)物2,4-D的吸附能力最弱，對(duì)其他幾種干擾物的吸附能力也不高，這就排除了Fe3O4@ZIF-MIP中磁性基質(zhì)對(duì)目標(biāo)物的吸附.Fe3O4@ZIF-MIP對(duì)2,4-D的吸附效果最好，對(duì)2-萘氧乙酸和吲哚丁酸也有一定的吸附能力，這是由于該材料合成時(shí)，為了避免使用過程中發(fā)生模板泄露影響定量，采用虛擬模板法，所產(chǎn)生的印跡位點(diǎn)會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)與傀儡模板分子類似的化合物吲哚丁酸和2-萘氧乙酸具有一定的吸附效果，而Fe3O4@ZIF-NIP材料并沒有相應(yīng)的印跡空穴，所以吸附效果較差.

圖11 Fe3O4@ZIF-MIP、Fe3O4@ZIF-NIP和Fe3O4@ZIF對(duì)不同化合物的吸附情況(A),Fe3O4@ZIF-MIP的重復(fù)使用次數(shù)(B)

2.6 材料的重復(fù)使用次數(shù)

在實(shí)際應(yīng)用中，材料能夠重復(fù)使用非常重要，將材料在最佳條件下萃取解吸之后，再用甲醇洗滌材料多次，真空干燥后，進(jìn)行相同的萃取過程.如圖11所示，我們所制備的Fe3O4@ZIF-MIP材料在重復(fù)使用6次后的萃取回收率仍然在95%以上，證明了材料具有較高的重復(fù)使用性.

2.7 實(shí)際樣品應(yīng)用

將分析物配制成質(zhì)量濃度為1.0 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，使用去離子水分別稀釋至不同的濃度，在最佳條件下按照上述步驟進(jìn)行液相色譜分析，建立工作曲線.Fe3O4@ZIF-MIP對(duì)應(yīng)的線性方程為y=1.310 7x-0.008 8，r為0.998 8，檢測(cè)限LOD為5.0 ng/mL，定量限LOQ為20.0 ng/mL，檢測(cè)范圍為0.02～1.0 μg/mL.

將本試驗(yàn)建立的分析方法與文獻(xiàn)報(bào)道的其他方法的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果如表4所列.由表4可見，本試驗(yàn)所合成的材料吸附時(shí)間較低，吸附容量較高，檢測(cè)限較低，但高于文獻(xiàn)[21]中采用的UPLC-MS/MS的檢測(cè)限.

表4 本文方法與文獻(xiàn)報(bào)道方法的測(cè)定結(jié)果的比較

將建立的分析方法應(yīng)用于黃瓜、青椒、西紅柿和豆芽樣品中2,4-D的富集檢測(cè)，圖12是上述4種實(shí)際樣品經(jīng)Fe3O4@ZIF-MIP富集和加標(biāo)之后的色譜圖.由圖12可知，4種實(shí)際樣品在材料富集之后，只有黃瓜樣品被檢測(cè)出有微量的2,4-D殘留，含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國(guó)家食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)(GB 2760-2014)規(guī)定的最大殘留量(2.0 μg/g).隨后我們將黃瓜樣品使用水和食品專用洗滌劑分別清洗，在水洗之后測(cè)得黃瓜中2,4-D的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(0.50±0.012) μg/g，食品洗滌劑清洗之后測(cè)得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(0.30±0.002) μg/g.結(jié)果表明，水洗之后分析物殘留量已經(jīng)很低了，但是專用洗滌劑洗的更徹底.

圖12 黃瓜(A)、青椒(B)、西紅柿(C)和豆芽(D)樣品經(jīng)材料富集后(a)和加標(biāo)3.0 μg/g(b)時(shí)的色譜圖

為了驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確度，對(duì)實(shí)際樣品進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果如表5所列.由表5可見，加標(biāo)回收率在71.8%～104.8%之間，三次平行測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD在6.5%及以下.由于國(guó)標(biāo)(NY/T 1434-2007)使用的是LC/MS檢測(cè)，而且所用吸附劑較昂貴，所以選擇地方標(biāo)準(zhǔn)(DB32/T 932-2006)對(duì)實(shí)際樣品進(jìn)行檢測(cè)對(duì)比，結(jié)果如表6所列.由表6可見，使用標(biāo)準(zhǔn)方法并未檢測(cè)到樣品中的分析物殘留，但是樣品回收率數(shù)據(jù)并沒有顯著性差異，證明了該方法的準(zhǔn)確性.說明該方法適用于蔬菜中2,4-D含量的測(cè)定.

表5 蔬菜樣品中的檢測(cè)和加標(biāo)回收試驗(yàn)

表6 標(biāo)準(zhǔn)方法處理蔬菜樣品的加標(biāo)回收試驗(yàn)

3 結(jié)論

本試驗(yàn)通過虛擬模板法和溶膠-凝膠法，在室溫下制備虛擬磁性ZIF-8分子印跡聚合物Fe3O4@ZIF-MIP，通過各項(xiàng)表征，證實(shí)材料性能良好.試驗(yàn)結(jié)果表明，該材料具有較好的吸附性能，在2,4-D的質(zhì)量濃度為500 μg/mL時(shí)，F(xiàn)e3O4@ZIF-MIP的吸附容量為120.31 mg/g，5 min即可達(dá)到吸附平衡，印跡因子約為3.64.該材料結(jié)合了ZIF-8骨架性質(zhì)穩(wěn)定、比表面積大、有磁性和MIP特異性吸附的優(yōu)點(diǎn)，利用外加磁場(chǎng)進(jìn)行分離，避免了離心等復(fù)雜操作，所制備的材料可重復(fù)使用至少6個(gè)吸附-解吸循環(huán)，通過優(yōu)化吸附和解吸條件，結(jié)合HPLC檢測(cè)，將建立的分析方法成功應(yīng)用于蔬菜樣品中低濃度2,4-D的富集和檢測(cè).