| 新型固相微萃取纤维的制备及其性能研究 | |
| 许丽丽 | |
| Subtype | 理学博士 |
| Thesis Advisor | 刘霞 ; 郭勇 |
| 2014-05-22 | |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Department | 中科院西北特色植物资源化学重点实验室/甘肃省天然药物重点实验室 |
| Degree Discipline | 分析化学 |
| Keyword | 固相微萃取 气相色谱 氧化石墨烯 不锈钢金属丝 磁控溅射技术 Solid-phase Microextraction Gas Chromatography Graphene Oxide Stainless Steel Wire Magnetron Sputtering |
| Abstract | 固相微萃取(SPME)是一种集采样、纯化、富集、进样于一体的无溶剂样品前处理方法。由于它具有富集能力强、分析速度快、操作简便及便于现场分析和仪器联用等优点，成为痕量物质分离检测分析的重要工具。SPME纤维是SPME技术的核心部件，由基体和涂层两个主要部分组成。现有的商品化纤维多以熔融石英纤维为基体，有机聚合物为涂层材料，存在机械性能差、涂层易脱落、可使用温度低、不耐有机溶剂等诸多不足。本研究针对这些问题，从改进 SPME 萃取纤维涂层材料和载体材料两方面入手，结合新型的纳米涂层材料以及先进的制备技术制备出了四种性能优异的新型SPME纤维，将所制备的纤维与气相色谱(GC)进行联用，分离分析了目标化合物，并将所建立的方法应用于环境实际样品中某些相关物质的检测分析，探讨了涂层微观结构、萃取条件、稳定性、分离分析性能之间的相关性。主要研究内容如下： 1. 针对传统的SPME纤维高聚物涂层材料稳定性差的问题，选择新型氧化石墨烯(GO)无机材料为涂层，利用GO及石英载体表面易修饰的特点，将氧化石墨稀表面与载体表面修饰后的活性基团键合在一起，并通过GO材料之间强的范德华作用力，使GO层层自组装到载体表面，成功地制备了具有一定涂层厚度的键合-自组装GO/SPME纤维。该纤维不仅具有优异的吸附萃取性能，而且还表现出在高温、有机溶剂及酸碱等环境中极佳的稳定性。GO稳定的化学物理性质及优异的化学键合技术是 SPME 纤维性能不受高温、有机溶剂及强酸碱溶液影响的关键。 2. 针对传统SPME纤维载体机械性能差的问题，本章选择不锈钢金属丝为纤维载体。目前商业化的SPME纤维以及大多数实验室研制的新型纤维大都采用熔融石英丝作为载体，这种材料的机械性能较差，操作过程极易出现石英载体的断裂，从而加大了操作者在使用过程中的难度，严重影响了萃取头的使用寿命。然而，金属丝作为载体虽然可以从很大程度上改进石英载体易碎的缺陷，提高载体的机械强度，但是金属丝本身存在着表面不易羟基化改性的特点，因此很难将传统的溶胶-凝胶等化学键合技术引入到制备稳定耐用的 SPME 纤维中来，制约了金属丝载体在制备SPME纤维中的发展。磁控溅射是一种在基体上制备薄膜的优异技术，它利用了较强的原子间作用力将薄膜与金属底材结合在一起，因此，其制备的薄膜具有组成可控、膜基结合牢固、均匀性好、结构致密及不受基体材质和形状约束的特点。Si 是一种活泼的非金属，相比较于石英，Si 表面更容易进行活化处理形成 Si-OH。因此，本章拟在上一章键合 GO/SPME 纤维的基础上，改进其载体，利用磁控溅射技术在不锈钢丝上沉积 Si 薄膜，利用化学键合的方法GO和十八烷基三氯硅烷(OTS)依次键合到了金属丝载体表面，成功制备了OTS/GO/Si/stainless steel SPME 纤维, 对其萃取选择性进行了考察，该纤维对多环芳烃和直链烷烃具有优异的萃取性能，并将此纤维应用于两种实际水样的分析中，取得了满意的结果。 3. 本章在第二部分研究内容的基础上，通过Au-S键将金纳米颗粒(Au NPs)成功地修饰在GO/SPME不锈钢丝纤维表面，制备得到了Au NPs/GO/SPME纤维。将所制备的纤维与GC进行联用，以十种芳香族化合物为模型分析物对纤维的直接SPME 萃取性能进行考察。研究结果表明，金纳米颗粒与芳香性疏水化合物存在疏水及电子相互作用，同时GO巨大的比表面积以及与芳香性化合物之间的较强的π-π作用，使得该纤维对这十种芳香族化合物具有极其优异的萃取性能。与文献报道的其它类型的分析方法相比，本研究所建立的方法具有更低的检测限和更宽的线性范围。该方法还成功应用于自来水和雪水中污染物的分析检测，实验取得了满意的结果。 4. 为提高聚合离子液体(Polymeric ionic liquids, PILs)-SPME纤维的稳定性和使用寿命，本章同样采用不锈钢丝为纤维载体，采用磁控溅射技术在不锈钢丝表面沉积硅薄膜，以巯丙基三甲氧基硅烷(MPTS)和四甲氧基硅烷(TMOS)为前驱体，通过溶胶-凝胶法一步合成了巯丙基硅胶杂化的金属纤维；然后以[C8VyIm]PF6为单体，通过表面自由基链转移聚合反应在巯丙基硅胶杂化的金属纤维上成功修饰了PILs，成功制备了以不锈钢丝为载体、以PILs为涂层的 SPME 纤维，该纤维具有优异的萃取性能、稳定性和较长的使用寿命。 |
| Subject Area | 药物分离材料研究 |
| Funding Project | 药物分离材料研究组 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/6732 |
| Collection | 中科院西北特色植物资源化学重点实验室/甘肃省天然药物重点实验室 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 许丽丽. 新型固相微萃取纤维的制备及其性能研究[D]. 中国科学院大学,2014. |
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| 201404许丽丽.pdf（3938KB） | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Application Full Text | |||
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