[發明專利]一種功能化石墨烯涂層探頭及固相微萃取手柄的制備方法

在審

• 申請號: 201710112073.3
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106823461A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 宋愛英;魏琳琳;賈宗平;王健康;石恩林;曾俊菱
• 申請（專利權）人: 甘肅政法學院
• 主分類號: B01D15/10
• 分類號: B01D15/10;B01D15/20;B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30;G01N1/34
• 代理公司: 成都坤倫厚樸專利代理事務所(普通合伙)51247
• 代理人: 劉坤

技術領域

本發明涉及樣品前處理技術，尤其涉及一種功能化石墨烯涂層探頭及固相微萃取手柄的制備方法，該固相微萃取手柄也可以叫做固相微萃取裝置。

背景技術

固相微萃取(Solid Phase Microextraction,SPME)是20世紀90年代興起的一項樣品前處理技術，是在固相萃取技術上發展起來的一種無溶劑樣品微萃取新技術。該技術最先由加拿大Waterloo大學的Pawliszyn教授的研究小組于1989年首次進行開發研究，屬于非溶劑型選擇性萃取法。

固相微萃取將采樣、萃取、濃縮、進樣等步驟有效集成于一體。與固相萃取技術相比，固相微萃取操作簡單，攜帶方便，費用低廉，克服了固相萃取技術中回收效率低、吸附劑孔道易堵塞的弊端；具有簡便、快速、靈敏、高效和對環境友好等優點，不僅可對傳統樣品進行處理、甚至還可以進行活體和原位采樣。另外，SPME還可與氣相色譜和氣質聯用儀等儀器聯用，因此是進行科學研究與實驗室常規分析所需的重要樣品前處理技術，已受到分析化學工作者的高度關注。

現有技術中的固相微萃取手柄由手柄以及設置在手柄一端的萃取探頭構成，萃取探頭是一根具有一定長度，其上涂有不同涂層的載體。萃取探頭與不銹鋼絲連接，外面套有不銹鋼管，用于保護載體不被折斷。不銹鋼管可以穿透橡膠或者塑料墊片進行取樣或者進樣。

由于涂層性質、結構和種類決定了萃取探頭的穩定性、選擇性和吸附容量。因此，固相微萃取技術的核心任務之一便是開發涂層材料。許多研究結果表明，石墨烯具有比表面積大、熱穩定性和化學穩定性優良、機械強度高、對具有苯環結構的分子有較強的選擇吸附能力等諸多優點，是一種理想的固相微萃取涂層材料。但由于石墨烯表面缺乏大量的極性官能團，因此其對極性分子的吸附能力并不理想。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種成本低廉、制作過程簡單的且性能優異的功能化石墨烯涂層探頭及固相微萃取手柄的制備方法。

為解決上述問題，本發明采用的技術方案是：一種功能化石墨烯涂層探頭的制備方法，包括以下步驟：

(1)、金屬針芯預處理：將金屬針芯前段用酸腐蝕處理然后洗凈、干燥得到預處理后的金屬針芯；

(2)、將所述預處理后的金屬針芯浸入3-氨基丙基-三乙氧基硅烷中反應，獲得氨基化處理的金屬針芯；

(3)、在60～80℃下將所述氨基化處理的金屬針芯浸入0.1wt％的氧化石墨分散液中，1～3h后取出，于室溫干燥6～8h，即得氧化石墨修飾的金屬針芯；

(4)、將所述氧化石墨修飾的金屬針芯浸于氨水溶液中，反應結束后洗凈、干燥，然后與乙酰氯進反應得到酰基化處理的金屬針芯；該酰基化處理的金屬針芯洗凈、干燥，即得功能化氧化石墨烯為涂層的金屬針芯；

(5)重復所述步驟⑶～⑷4～7次，直至涂層厚度為50～100μm，即得處理的金屬針芯；

(6)將所述厚度合格的金屬針芯在氣相色譜汽化室純氮氣氛圍中老化，然后將涂層部分用水合肼溶液進行還原處理，即得還原處理后的金屬針芯；

(7)對所述還原處理后的金屬針芯在高純氮氣氛圍中220～280℃進行老化處理0.5～2h，即得功能化石墨烯為涂層探頭。

優選的，所述的步驟(3)中所使用的氧化石墨分散液是利用超聲和磁力攪拌處理的方法，將氧化石墨分散于去離子水中形成濃度為0.1wt％的氧化石墨分散液。

優選的，所述的步驟(6)中老化的溫度為50～70℃，時間為6～8h。

優選的，所述的步驟(6)中還原處理所用的水合肼溶液濃度為10～20wt％且pH＝～10，溫度為70～90℃，時間為16～20h。水合肼溶液pH可用氨水調節。

優選的，所述步驟(7)中老化的條件是指溫度為250℃，時間為0.5h。

優選的，所述步驟(1)中，將金屬針芯前段2cm之外的部分用惰性物質覆蓋保護，然后將前端2cm垂直浸入濃度為1mol/l的鹽酸中進行腐蝕，10～14h后依次用去離子水、甲醇、丙酮和氯仿沖洗，最后去除金屬針芯表面的保護物，經50～70℃干燥至恒重，即得預處理后的金屬針芯。

優選的，所述步驟(2)中，將所述預處理后的金屬針芯浸入3-氨基丙基-三乙氧基硅烷中，室溫反應10～14h后取出，于60～80℃聚合反應4～6h，即得氨基化處理的金屬針芯。