單壁碳納米管溶凝膠固相微萃取涂層的制備及應用研究.pdf

1、碳納米管具有其獨特的結構和優(yōu)良的理化特性,在材料、生物傳感器、催化劑載體、生物醫(yī)藥以及分離科學等領域存在著廣闊的應用前景。碳納米管,特別是單壁碳納米管(SWNTs),具有很大的比表面積和很強的吸附能力,是性能優(yōu)良的預富集材料。但是碳納米管是由多個處于芳香不定域系統(tǒng)中的碳原子組成的大分子,且?guī)缀醪蝗苡谌魏稳軇?在溶液中易聚集成束,大大限制其在各領域的應用。通過對碳納米管的功能化可改善碳納米管的溶解性,為其提供了廣闊的應用空間。
　　

2、 固相微萃取技術,集采樣、萃取、濃縮以及進樣于一體,是近些年來一種新型的樣品前處理技術,已經(jīng)在環(huán)境分析、食品、生物醫(yī)藥等眾多領域得到成功的應用,但目前大多數(shù)的商用的纖維涂層都是通過物理方法吸附于萃取頭表面,這種涂層的缺點是熱穩(wěn)定性不足,使用壽命也有限,限制其廣泛的應用。萃取涂層對樣品有很強的吸附作用,可以大大提高分析靈敏度。因此固相微萃取的核心是萃取頭的涂層材料。高吸附性、高靈敏度、耐高溫、長壽命的涂層材料是固相微萃取技術的研究重點。

3、
　　 本論文中,通過對單壁碳納米管的羧基化、酰氯化以及高分子功能化,采用溶膠凝膠法制備了羧基化、聚乙二醇功能化以及端羥基硅油功能化的單壁碳納米管涂層。通過對有機氯農藥、氯酚、烷基酚、有機氯載體以及多溴聯(lián)苯醚等待測物的分析評價,考察了3種涂層的性能。開展對3種涂層的應用研究,涉及環(huán)境、食品以及工業(yè)產品等領域。主要內容如下:
　　 1、文獻綜述。簡要介紹了碳納米管的結構種類、理化性質以及其常見的制備方法等研究進展。主要介紹

4、了碳納米管在分析科學中的應用,包括碳納米管用作氣相色譜和液相色譜的固定相,在電化學分析中的應用,在樣品前處理中用作固相萃取和固相微萃取預富集材料等研究進展。同時對溶膠一凝膠涂制技術進行了簡明扼要的介紹。
　　 2、功能化單壁碳納米管及其溶膠凝膠涂層的制備。通過單壁碳納米管的羧基化、酰氯化以及高分子功能化等修飾,結合溶膠凝膠技術制備羧基化溶膠凝膠單壁碳納米管涂層(TSO/SWNTs)、聚乙二醇功能化單壁碳納米管涂層(SWNTs-P

5、EG)和端羥基硅油功能化單壁碳納米管涂層(SWNTs-TSO)等3種固相微萃取涂層。實驗通過傅里葉紅外光譜、拉曼光譜對經(jīng)修飾的產物進行了表征,證實合成產物結構可信；通過電子顯微掃描電鏡對制得的3種涂層的表觀形貌進行評價。
　　 3、羧基化單壁碳納米管溶膠凝膠涂層的性能評價及其應用。利用自制的TSO/SWNTs涂層,采用頂空固相微萃取法分析了水體中的氯酚和有機氯農藥。與商用的固相微萃取涂層相比,新型涂層對6種待測物表現(xiàn)出更高的靈敏

6、度和選擇性。優(yōu)化后的固相萃取條件為:50℃的條件下萃取30 min,0.09 g mL-1的氯化鈉,900轉/分的磁子攪拌速率以及在250℃的條件下解析3min。方法的精密度低于8.2％,且自制涂層之間的重現(xiàn)性低于10.8％。有機氯農藥的線性范圍為2-1000 ng L-1,而氯酚的線性范圍為20-1000 ng L-1方法的檢出限在0.07至4.36 ng L-1之間。另外,TSO/SWNTs涂層還能對純凈水中的烷基酚和雙酚A也有良好

7、富集能力同時,在與配有FID的氣相色譜聯(lián)用時,對水體中三種待測物的檢出限較低,具有較好的重現(xiàn)性,其加標回收率在89％-94％之間。
　　 4、聚乙二醇功能化單壁碳納米管溶膠凝膠涂層的性能評價及其應用。在模擬汗液中對影響SWNTs-PEG涂層萃取量的各種條件進行了優(yōu)化:40℃萃取溫度下萃取30 min,鹽濃度為0.36 g mL-1,300℃條件下解析3 min。與商用的PA、PDMS以及PDMS/DVB涂層對比表明,SWNTs-

8、PEG涂層對有機氯的萃取性能明顯優(yōu)于商用固相微萃取涂層。SWNTs-PEG涂層的擁有更高的耐溫性和更長的使用壽命。建立的方法線性范圍寬,檢測限低,精密度較好。最后,建立的方法還對檢測紡織品中的痕量有機氯載體進行了頂空固相微萃取分析,顯示了該涂層較廣的應用領域和較佳的應用前景。
　　 5、端羥基硅油功能化單壁碳納米管溶膠凝膠涂層的性能評價及其應用。通過對7種多溴聯(lián)苯醚的分析,優(yōu)化了影響SWNTs-TSO涂層萃取量的多個影響因素。方