[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

本發明屬于材料和固相微萃取纖維制備領域，具體涉及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。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。基于這種納米籠材料的涂層纖維與氣相色譜?質譜(GC?MS)聯用實現了在實際樣品中鄰苯二甲酸酯類的檢測。本發明制得的固相微萃取纖維具有不易脫落、壽命長、萃取效率高的優點，拓寬了金屬有機骨架衍生的多孔碳納米材料的應用領域。

技術領域

本發明屬于材料和固相微萃取纖維制備領域，具體涉及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。

背景技術

固相微萃取（SPME）是一種綠色無溶劑的樣品前處理與富集技術，實現了采樣、純化、富集、進樣于一體，且能與多種分析儀器如質譜（MS）、高效液相色譜（HPLC）、氣相色譜（GC）等聯用。因此，固相微萃取技術引起了人們極大的興趣，并在環境、生物和食品分析中得到了廣泛的應用。通常，SPME的原理是基于目標分析物在纖維涂層和樣品基體之間的平衡分布。因此，纖維涂層是直接關系到SPME方法的選擇性、靈敏度和應用的關鍵部分。固相微萃取纖維是固相微萃取技術核心部件，由基體和涂層兩個主要部分組成。現有的固相微萃取纖維存在涂層易脫落、萃取效率低等諸多不足。因此，如何有效地將吸附劑固定在基體表面上對于SPME開發也是非常必要的。

近年來，隨著研究的不斷深入，功能化的納米碳材料在分析化學鄰域也越來越受歡迎。引入功能化納米碳材料不僅可以改變材料的物理化學性質?(如，親水性、電負性等)，而且還具有優異的吸附特性和多種吸附功能，在分離技術中發揮著重要作用。利用MOFs材料碳化衍生得到的多孔碳納米材料進行功能化后修飾，在功能化的過程中能保持形貌,?從而制得與母體具有相似形貌和結構的有序微孔碳，且具有大比表面積和高孔隙率、優良的化學穩定性和熱穩定性等優點，可作為潛在的SPME吸附劑。

屆于此，本文，通過簡單的熱解金屬有機骨架合成了具有大比表面積和高孔隙率、富含碳納米管結構和獨特的氮摻雜活性位點、優良的化學穩定性和熱穩定性的氮摻雜碳納米籠，并將其進行功能化，然后自組裝成不易脫落、壽命長、萃取效率高的SPME纖維。基于這種功能化氮摻雜碳納米籠材料的涂層纖維與氣相色譜-質譜?(GC-MS)?聯用實現了實際樣品中鄰苯二甲酸酯類(phthalic?acid?esters,?PAEs)的檢測。

發明內容

本發明的目的在于提供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。本發明通過簡單的通用合成方法制備得到了具有大比表面積和高孔隙率、富含碳納米管結構和獨特的氮摻雜活性位點、優良的化學穩定性和熱穩定性的氮摻雜碳納米籠，并將其進行功能化，制備得到的功能化氮摻雜碳納米籠不僅保持了前驅體大比表面積和高孔隙率的特征，然后自組裝成不易脫落、壽命長、萃取效率高的SPME纖維，自組裝成的固相微萃取纖維具有不易脫落、壽命長、萃取效率高的優點。并將其應用到實際樣品中鄰苯二甲酸酯類(phthalic?acid?esters,?PAEs)的檢測。此法為SPME纖維的固定化提供了一種思路，并拓寬了金屬有機骨架衍生的多孔碳納米材料的應用領域。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種自組裝功能化氮摻雜碳納米籠固相微萃取纖維，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。

進一步地，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