[發明專利]一維納米陣列氧化鋅固相微萃取涂層及其制備方法

無效

• 申請號: 200810071812.X
• 申請日: 2008-09-18
• 公開（公告）號: CN101357320A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發明（設計）人: 張卓旻;王丹;陳國南;李鐵梅
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J20/06
• 分類號: B01J20/06;B01J20/28;B01J20/281;B01J20/30
• 代理公司: 福州元創專利代理有限公司
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于分析化學和材料科學交叉技術領域，更具體涉及一維納米陣列氧化鋅固相微萃取涂層及其制備方法。

背景技術

SPME是二十世紀八十年代末由加拿大Waterloo大學Pawliszyn等開發研制的一種集采樣、萃取、富集、進樣于一體的無溶劑萃取技術，可直接與氣相色譜或高效液相色譜聯用進行分析檢測，已由美國的Supelco公司在1993年實現商品化，其裝置類似于一支氣相色譜的微量進樣器，萃取頭是在一根石英纖維上涂上固相微萃取涂層，外套細不銹鋼管以保護石英纖維不被折斷，纖維頭可在鋼管內伸縮。SPME涂層是SPME技術的核心，目前已有7種商品化涂層問世，但是其萃取容量和萃取選擇性仍有待發展，因此，許多學者開始針對不同的分析體系，研發新型SPME涂層，以期提高萃取容量和選擇性，非商品化SPME涂層一般是各種高分子涂層，其制作方法以電沉積、溶膠凝膠、高溫環氧樹脂直接粘附以及合成分子印記涂層法為主，其萃取機理仍然為吸附或分配機理；目前，許多新型SPME涂層的研究都致力于提高其選擇性或者萃取容量，卻很少有報道同時關注涂層選擇性及萃取容量的改進，而限制SPME涂層萃取容量的根本原因是：吸附主要以二維的平面吸附為主，而不是三維的立體吸附，涂層的縱向部分(主體部分)并未被充分利用，同時，涂層材料的無序排列也限制了SPME萃取容量的提高，因此，想要大幅提高涂層的萃取容量只有制備三維立體吸附涂層。另一方面，SPME涂層的選擇性與萃取目標物性質(如分子結構、分子大小等)以及涂層材料性質(如空間結構、孔隙大小、排列的有序程度等)密切相關。

發明內容

本發明的目的是提供一維納米陣列氧化鋅固相微萃取涂層及其制備方法，該固相微萃取采用一維納米陣列氧化鋅涂層，充分利用納米材料的特殊性質，萃取容量大幅提升，顯著提高涂層萃取的選擇性；而且本發明的制備方法可操作性強，制備的涂層具有很好的熱穩定性和表面均勻性。

本發明的一維納米陣列氧化鋅固相微萃取涂層：所述涂層為萃取頭的纖維上覆蓋的一維納米陣列氧化鋅涂層。

本發明的一維納米陣列氧化鋅固相微萃取涂層的制備方法采用水熱法，直接在固相微萃取纖維上生長一維納米陣列氧化鋅涂層。

本發明的顯著優點是：本發明充分利用納米材料具有一些傳統固體材料不具有的特殊性質，特別是一維納米材料的優異的氣敏性能，將納米材料運用在固相微萃取涂層中，采用具有一定特殊形貌的有序一維納米陣列氧化鋅材料制備SPME涂層，從根本上提高SPME的萃取容量和萃取的選擇性，顯著提高SPME性能，制備方法可操作性強，制備的涂層具有很好的熱穩定性和表面均勻性。

附圖說明

圖1為本發明涂層放大20000倍的掃描電鏡圖。

具體實施方式

采用水熱法，直接在固相微萃取纖維上生長一維納米陣列氧化鋅涂層，制備步驟為：

(1)石英纖維預處理：外面附有保護層的石英纖維→丙酮浸泡10分鐘剝去外面保護層2厘米→大量蒸餾水清洗→乙醇超聲震動5分鐘以除油；

(2)晶核形成：預處理后的石英纖維先在0.5mol/L醋酸鋅與0.5mol/L六亞甲基四氨等摩爾濃度混合液中浸泡5分鐘，然后在190℃烘箱里烘10分鐘；該過程分別重復5次；

(3)水熱反應：分別配制0.05mol/L醋酸鋅、0.05mol/L六亞甲基四氨溶液，將兩者等體積均勻混合后，將該溶液倒入反應釜中，然后再將淬火好的石英纖維放入反應釜中并加以固定使其直立，最后將該反應釜放進干燥箱中110℃條件下反應2小時后取出，放置過夜；

(4)烘干：將反應釜中的石英纖維取出，蒸餾水分別清洗3次，放入烘箱中100℃條件干燥2個小時。

本發明的一維納米陣列氧化鋅涂層中ZnO納米棒的直徑范圍大約在幾個納米和200納米之間，排列整齊的各個納米棒間的距離大約在100至300納米之間。使用掃描電子顯微鏡對一維納米陣列氧化鋅涂層進行形貌表征，結果表明(附圖1)該涂層為一維納米陣列形貌，與預期相同。

本發明采用苯，甲苯，乙基苯，鄰二甲苯，間二甲苯，對二甲苯等苯系物(BTEXs)作為標準物質結合GC-MS聯用技術研究了自制的一維納米陣列氧化鋅固相微萃取涂層的萃取容量和選擇性，實驗表明檢測限可達1μg/L。據文獻報道，一種在NiTi合金基體上涂布ZrO₂作為固相微萃取涂層，同樣是采用頂空萃取的方式對BTEXs萃取，其檢測限為20.8μg/L。

本發明的固相微萃取廣泛的應用于分析技術領域，特別運用在是生物揮發性有機物采樣分析技術中。

實施例