[發明專利]摻氟聚苯胺固相微萃取頭及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 200910184527.3
• 申請日: 2009-08-28
• 公開（公告）號: CN101637717A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 孫成;王永花;張娟;楊紹貴
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/285;B01J20/30;B01D15/08
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種固相微萃取纖維及其制備方法和應用，更具體的說是全氟辛磺酸摻雜聚苯胺固相微萃取纖維及其制備方法和在多環芳烴痕量分析中的應用。

背景技術

固相微萃取(solid-phase?microextraction，SPME)由加拿大Pawliszyn研究小組于1989年首先提出。該技術集采樣、濃縮、進樣于一體，無需萃取溶劑，能夠與氣相色譜、高效液相色譜、質譜和電化學等技術聯用，在20年的時間里得到了長足的發展，現已成為美國材料化學會推薦的標準方法。由于其靈敏度高(可低至ng級)，SPME被廣泛應用于環境介質中(包括氣體、土壤、水體、生物等樣品)痕量有機物、有機金屬等的測定。

涂層是固相微萃取技術的核心。商品化SPME涂層通常采用物理浸漬法制備，因此涂層和熔融石英基體結合不牢，致使耐高溫能力差，涂層易發生溶脹(限制了其與液相聯用)，耐pH和耐鹽能力差。此外，固定相種類有限，主要基于非極性的PDMS基，因而對極性物質萃取能力差，無機離子萃取技術不成熟；萃取容量有限，選擇性有待提高；熔融石英纖維基體容易折斷，使用壽命短(40～100次)，價格較為昂貴(約800元/支)。這些缺點使得SPME的應用受到一定程度上的限制。

導電高分子材料由于其特殊結構和優異的物理化學性能已成為非商品化萃取頭研究的熱點之一。它可通過電化學技術直接沉積在金屬絲上制備成電鍍金屬纖維，其機械強度遠優于石英纖維。最常見的是基于聚苯胺，聚吡咯和聚噻吩的導電高分子固相微萃取纖維。聚苯胺被用于酚類、氯苯、硝基苯、有機氯農藥、酞酸酯、苯系物和多氯聯苯等測定。但聚苯胺最高使用溫度不能超過220℃，耐高溫性差。此外，聚苯胺對非極性化合物的富集效率較低。雖然在聚苯胺合成中引入碳納米管可以提高其萃取效率，但提高程度不明顯。聚吡咯固相微萃取纖維，結合電化學技術和管內固相微萃取，成功實現了對極性有機物、金屬有機物、無機陰離子的測定，極大拓寬了固相微萃取的應用范圍，彌補了商品化固相微萃取纖維的不足。但其也存在對非極性物質富集能力不夠高，耐高溫能力較差(＜200℃)的缺陷。

發明內容

1.發明要解決的技術問題：

針對現有的固相微萃取頭耐高溫能力差，固相微萃取范圍小的問題，本發明提供摻氟聚苯胺固相微萃取頭及其制備方法和應用，制備得到的摻氟聚苯胺固相微萃取頭耐高溫、萃取效率高，可用于疏水性多環芳烴的快速、簡便、靈敏度高的綠色前處理。

2.技術方案：

本發明的原理：當聚合物中氟單體含量大于5％時，膜的表面已具備了良好的拒水性能，與水靜態接觸角一般能大于110°。利用低表面自由能的全氟辛磺酸做摻雜劑，構造疏水、粗糙的微納米結構的聚苯胺固相微萃取涂層(如下)，用于環境中疏水性化合物的測定。

A^-：CF₃(CF₂)₇SO₃^-

摻氟聚苯胺固相微萃取頭制備方法，其包括以下步驟：

(1)以金屬絲前端0.5～1.5cm作工作電極，且直徑150～200μm，以鉑片為對電極，飽和甘汞電極為參比電極；

(2)將以上電極放入電解液為苯胺-全氟辛磺酸的乙腈-水體系中；

(3)采用恒電位或恒電流法制備，其中恒電位法的合成電位為1.2V，恒電流的合成電流為0.02mA，合成時間不超過8000秒；

(4)將經過步驟(3)所制備的萃取頭在甲醇、乙腈、正己烷或二氯甲烷溶劑中浸泡；

(5)將以上步驟所得萃取頭在N₂保護下高溫老化，老化程序為：80℃真空干燥5h，氮氣保護下，125℃烘烤0.5h，升溫至320℃烘烤2～5h。

步驟(2)中所述的全氟辛磺酸濃度為0.12-0.22M，苯胺濃度為0.1-0.2M，且全氟辛磺酸濃度需大于苯胺濃度。

步驟(3)中采用恒電位時工作條件為：1.2V，采用恒電流時工作電流為：0.02mA，合成時間均不能超過8000秒。

摻氟聚苯胺固相微萃取頭，金屬絲前端表面為全氟辛磺酸摻雜聚苯胺涂層。摻氟聚苯胺固相微萃取頭在多環芳烴分析中前處理的應用。

3.有益效果：