[發(fā)明專利]基于雙層中空氧化鋅/碳材料的固相微萃取纖維及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811492610.2
• 申請(qǐng)日: 2018-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN109589917B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李健生;謝佳;胡興茹;張明;廖志鵬;王超海;孫秀云;沈錦優(yōu);韓衛(wèi)清;王連軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/20
• 分類號(hào): B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 劉海霞

本發(fā)明公開了一種基于雙層中空氧化鋅/碳材料的固相微萃取纖維的制備方法。所述方法以鋅基金屬有機(jī)框架納米立方體材料ZIF?8為基體，通過刻蝕和熱解的方法制得具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和組分的雙層中空氧化鋅/碳材料，然后涂覆在不銹鋼絲表面，形成固相微萃取纖維。本發(fā)明合成的材料中，高度分散的氧化鋅和碳組分能提供豐富的吸附位點(diǎn)，雙層中空形貌保證了其對(duì)分析物的敏感性萃取，對(duì)不同極性有機(jī)物都有比較高的萃取效率，并且檢測(cè)限低，重復(fù)性和再現(xiàn)性好，適用于實(shí)際水樣中豐富分析物的富集和測(cè)定，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固相微萃取涂層材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于雙層中空氧化鋅/碳材料的固相微萃取纖維及其制備方法。

背景技術(shù)

自然環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)因其高毒性對(duì)自然環(huán)境和人體健康造成的危害，受到了極大的關(guān)注。因此需要監(jiān)測(cè)VOCs的濃度。但是，環(huán)境中的VOCs濃度很低，難以直接對(duì)其進(jìn)行有效的儀器分析。因此，需要樣品前處理技術(shù)(如溶劑提取法、頂空吸附提取法和固相微萃取法)來富集環(huán)境中痕量的VOCs。在這些技術(shù)中，固相微萃取法(Solid PhaseMicroextraction，SPME)是一種微尺度、非溶劑的提取方法，并且被廣泛地運(yùn)用在這類物質(zhì)的靈敏監(jiān)測(cè)中。然而，在實(shí)際樣品中有很多種類的揮發(fā)性有機(jī)化合物，非極性的苯系物(如苯、甲苯、乙苯和二甲苯)和極性的氯酚類(如鄰氯苯酚、2，4-二氯苯酚和2，4，6-三氯苯酚)等普遍共存。所以，發(fā)展一類可以對(duì)廣譜分析物靈敏監(jiān)測(cè)的SPME纖維涂層至關(guān)重要。

自從Djozan等[Dj.Djozan，L.Abdollahi，Anodized zinc wire as a solid-phasemicroextraction fiber，Chromatographia,2003,57,799-804.]首次利用氧化鋅制成SPME纖維涂層對(duì)極性化合物選擇性萃取以來，基于氧化鋅的涂層材料憑借其易制備、良好的耐熱性、無毒、表面存在豐富的Zn-OH等特點(diǎn)在選擇性富集極性有機(jī)化合物方面得到了廣泛發(fā)展。然而其較小的比表面積和較差的分散系阻礙了它們的進(jìn)一步發(fā)展。同時(shí)，作為另一種良好的SPME吸附劑，碳材料由于其固有的疏水性展現(xiàn)了對(duì)非極性有機(jī)物良好的的萃取能力，但對(duì)于極性有機(jī)物萃取能力較差。

目前，金屬有機(jī)框架材料(MOFs)由于其組分與結(jié)構(gòu)的可調(diào)性，被認(rèn)為是直接碳化形成多功能復(fù)合物最有前景的前驅(qū)體與模板劑之一。得益于其多孔結(jié)構(gòu)，基于MOFs的納米多孔碳、金屬氧化物與其復(fù)合物在許多領(lǐng)域(如傳感器、光催化和電化學(xué))展現(xiàn)出了卓越的應(yīng)用性能。Wang等[J.Wang，X.Luo，C.Young，J.Kim，Y.V.Kaneti，J.You，Y.Kang，Y.Yamauchi，K.C.W.Wu，A glucose-assisted hydrothermal reaction for directlytransformingmetal-organic frameworks into hollow carbonaceous materials，ChemMater,2018,30,4401-4408.]利用葡萄糖輔助的方法制備了一個(gè)中空的氧化鋅/碳材料，并證明了該材料制成的電極擁有比較高的比電容和快的速率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于雙層中空氧化鋅/碳材料的固相微萃取涂層及其制備方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下：

基于雙層中空氧化鋅/碳材料的固相微萃取纖維的制備方法，具體步驟如下：

步驟1，在攪拌條件下，將十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)加入Zn(NO₃)₂·6H₂O溶液中，得到的混合物迅速加入2-甲基咪唑溶液中，攪拌混合均勻后，靜置反應(yīng)，離心分離得到ZIF-8納米晶體，再加入單寧酸混合陳化，產(chǎn)物用水和甲醇清洗后，得到雙層中空的ZIF-8(DSH-ZIF-8)；

步驟2，雙層中空的ZIF-8在非氧化氣體保護(hù)下，400～600℃下碳化，得到雙層中空的氧化鋅/碳復(fù)合材料(ZnO/C)；