[發明專利]基于中空碳納米材料的固相微萃取涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201810076370.1
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108311125B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 李健生;汪雪竹;胡興茹;王超海;羅瑞;王連軍;孫秀云;沈錦優;韓衛清
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B01J20/282
• 分類號: B01J20/282;B01J20/32
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 劉海霞

本發明公開了一種基于中空碳納米材料的固相微萃取涂層及其制備方法。所述方法以鋅基金屬有機框架化合物ZIF?8為基體，酸刻蝕獲得中空的ZIF?8納米立方體，在氮氣氛圍中直接熱處理得到中空碳納米材料，通過物理黏附的方法把ZIF?8中空碳納米材料涂覆在不銹鋼絲表面，形成固相微萃取纖維。本發明利用MOFs衍生的中空碳納米材料具有高比表面和疏水多孔性，新奇的中空結構，低表觀密度和較高的負載量等特點，作為固相微萃取涂層。本發明的涂層表現出對疏水性有機物快的萃取速度以及強的富集能力，明顯縮短分析時間，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于固相微萃取涂層材料技術領域，涉及一種基于中空碳納米材料的固相微萃取涂層及其制備方法。

背景技術

固相微萃取(Solid Phase Microextraction，SPME)是由加拿大Waterloo大學Pawlinszyn教授及其合作者于20世紀90年代提出的一種集采樣、萃取、濃縮、進樣于一體的樣品前處理技術。其萃取原理是利用載體上涂漬的萃取相，對樣品中的分析物進行萃取和富集，再將涂層上的分析物通過高溫解吸或者溶劑洗脫的方法解析到分析儀器中。固相微萃取克服了傳統的富集技術需使用大量溶劑和樣品、重現性低、操作步驟多等缺點，被廣泛的應用于環境樣品、食品、生物化學、醫藥衛生等領域。SPME的主要原理是質量轉移過程導致的樣品基質與纖維上涂覆材料之間的分析物的萃取分配平衡。因此涂層成為這種新技術的核心，決定了該方法的選擇性和靈敏度。

固相微萃取的涂層主要分為商品化涂層與非商品化涂層兩種。商品化涂層多為有機材料，有均相聚合物與多孔顆粒聚合物等，但具有萃取時間長，機械性和熱穩定性差等缺點。針對這些缺點，近年來非商品化涂層的研究層出不窮。

目前非商品化涂層有分子印跡聚合物、離子液體、和無機納米材料等。Wang等[Wang F,et al.In Situ Hydrothermally Grown TiO₂@C Core–Shell Nanowire Coatingfor Highly Sensitive Solid Phase Microextraction of Polycyclic AromaticHydrocarbons[J].ACS applied materialsinterfaces,2017,9(2):1840-1846.]用兩步水熱法制備了新型核殼TiO₂@C纖維，對多環芳烴進行萃取，萃取平衡時間達到60分鐘，最低檢測限為0.4ng/L。Wei等[Wei S,et al.Fabrication of a polymeric compositeincorporating metal-organic framework nanosheets for solid-phasemicroextraction of polycyclic aromatic hydrocarbons from water samples[J].Analytica Chimica Acta,2017,971:48-54.]將不銹鋼絲表面高效涂層材料(SSW)浸入到銅對苯二甲酸(CBDC)溶液中，制成了以CBDC為涂層的固相微萃取纖維，對多環芳烴進行萃取，平衡時間高達70分鐘，最低檢測限為0.12ng/L。這些固相微萃取纖維存在一個共同的缺點就是分析時間長，這也是固相微萃取技術的主要缺點之一，更多的研究工作應致力于縮短平衡時間。

MOFs是由金屬離子和有機配體共同組成的一類結晶材料，其衍生的碳納米結構具有周期性的晶體結構和多孔性。由于其新穎的結構和性質，幾種類型的MOFs衍生碳材料已經被用作萃取有機污染物的吸附劑，他們中的大多數表現出加強的萃取能力。但是目前仍缺乏將其應用于快速固相微萃取的報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于中空碳納米材料的固相微萃取涂層及其制備方法。

實現本發明的目的的技術方案如下：

基于中空碳納米材料的固相微萃取涂層的制備方法，具體步驟如下：