[發明專利]一種自組裝功能化氮摻雜碳納米籠固相微萃取纖維的制備及應用

有效

• 申請號: 202010100061.0
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111135809B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 張蘭;郭宇恒;童萍
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J20/281
• 分類號: B01J20/281;B01J20/28;G01N30/02;G01N30/06;G01N30/72
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 修斯文;蔡學俊

1.一種自組裝功能化氮摻雜碳納米籠固相微萃取纖維在鄰苯二甲酸酯萃取檢測上的應用，其特征在于：以金屬有機骨架ZIF-67為原料，通過簡單的高溫煅燒制備得到氮摻雜碳納米籠，然后進行氨基功能化；以制備聚多巴胺修飾過的不銹鋼絲作為固相微萃取纖維基體；氨基功能化的氮摻雜碳納米籠與聚多巴胺膜發生反應自組裝在不銹鋼絲表面，制成固相微萃取纖維;具體包括以下步驟：

步驟S1功能化氮摻雜碳納米籠的合成方法；

步驟S2?聚多巴胺修飾的不銹鋼絲的制備；

步驟S3?化學鍵合功能化的氮摻雜碳納米籠固相微萃取纖維的制備;

其中步驟S1功能化氮摻雜碳納米籠的合成方法，其包括以下步驟：

步驟S11氮摻雜碳納米籠的制備：

先通過合成ZIF-67納米材料，再將制備好的ZIF-67納米材料通過高溫煅燒得到氮摻雜碳納米籠材料?N-CNTFs；

步驟S12功能化氮摻雜碳納米籠的制備：

對氮摻雜碳納米籠材料?N-CNTFs進行羧基化改性，然后再制備為N-CNTFs-NH₂材料；

所述步驟S11氮摻雜碳納米籠的制備過程具體為：

步驟S111?ZIF-67的合成：將2-甲基咪唑和六水合硝酸鈷分別溶解于甲醇-乙醇混合溶液中，然后二者混合，在室溫下連續攪拌反應24?h，離心收集紫色ZIF-67沉淀，用乙醇洗滌后真空干燥備用；

步驟S112氮摻雜碳納米籠的合成：將制備的ZIF-67粉末放入坩堝中，在體積比5%?Ar/H₂氣氛下升溫至700℃并保持3h，將產物用0.5?M?H₂SO₄處理6?h，除去表面的Co納米顆粒，超純水洗滌至中性、真空干燥，即得氮摻雜碳納米籠N-CNTFs材料；

所述步驟S12功能化氮摻雜碳納米籠的制備過程具體為：

步驟S121稱取300mg?N-CNTFs加入150mL?過氧化氫，超聲振蕩1h，并攪拌，防止分散開的碳納米管團聚；在超聲后的黑色懸浮液中加入100?mL?0.6?mol/L?的稀硫酸，在105℃下回流1h，用超純水洗滌至中性、干燥，即得羧基化氮摻雜碳納米籠N-CNTFs-COOH材料；

步驟S122將300mg?N-CNTFs-COOH材料超聲分散在20mL無水二氯甲烷中，記為溶液A；在0℃攪拌下，將10mL含有0.2g二環己基碳二亞胺的二氯甲烷溶液滴加到10mL含0.175g?1,3-二氨基丙烷的二氯甲烷溶液中，所得溶液記為溶液B；

步驟S123將溶液A、B混合，在0℃下攪拌30min，然后加熱至室溫保持2h；除去溶劑后，用無水二氯甲烷洗滌3次，真空干燥，即得氨基功能化氮摻雜碳納米籠N-CNTFs-NH₂材料，將制備好的N-CNTFs-NH₂分散在10?mmol/L?Tris緩沖液，調節溶液pH為8.5，備用。

2.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：所述步驟S2?聚多巴胺修飾的不銹鋼絲的制備具體為：

長度3cm不銹鋼絲纖維的一端浸泡在氫氟酸溶液中，通過70℃水浴?10min獲得一個直徑為?0.15?mm，具有粗糙表面的不銹鋼絲，然后用超純水、乙醇進行超聲洗凈；在室溫下，將不銹鋼絲刻蝕的一端浸泡在多巴胺-?Tris緩沖液中20?h，即得聚多巴胺修飾的不銹鋼絲。

3.根據權利要求2所述的應用，其特征在于：所述多巴胺-?Tris緩沖液具體為：20mg鹽酸多巴胺溶解于10?mL的10?mmol/L?Tris緩沖液，調節pH為8.5。

4.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：所述步驟S3化學鍵合功能化的氮摻雜碳納米籠固相微萃取纖維的制備具體為：

將步驟S2?中的聚多巴胺修飾的不銹鋼絲浸漬在N-CNTFs-NH₂溶液中；之后取出纖維在120℃干燥30min；再次將纖維浸漬在N-CNTFs-NH₂溶液中24h，通過范德華力自組裝功能化氮摻雜碳納米籠；重復這個過程1-4次，即得自組裝的功能化的氮摻雜碳納米籠固相微萃取纖維。

5.根據權利要求4所述的應用，其特征在于：所述浸漬具體為在50℃下浸漬保持24h。