[发明专利]聚离子液体键合金属丝固相微萃取纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在金属丝载体上制备聚离子液体键合涂层的固相微萃取纤维的技术。

背景技术

固相微萃取(SPME)是上世纪九十年代发展起来的集采样、富集、纯化、解析于一体的新型样品前处理技术，具有简便、快速、灵敏、便于自动化和仪器联用等优点，在环境、食品、药物以及生物分析等领域获得了广泛应用。通常所指的SPME是指纤维固相微萃取，核心是萃取纤维的制备。萃取纤维的稳定性和萃取性能取决于载体和萃取涂层。石英是制备固相微萃取纤维的常用载体，石英的机械性能较差，操作过程中极易出现断裂，严重影响了萃取纤维的使用寿命。为了改善固相微萃取纤维的机械强度，人们开始研究金属丝作为载体，制备出一些钛丝、镍丝、不锈钢丝等载体的固相微萃取纤维，虽然能够改善机械强度，但金属表面不易进行改性处理，限制了应用金属丝载体制备固相微萃取纤维。

金属的纳米材料可以通过金属键与具有机械强度高和价格低廉等优点的金属表面形成稳定牢固的修饰层。贵金属(金、银、铜等)的化学稳定性良好，并能与巯基形成稳定的共价键(如Au-S、Ag-S)，带有巯基的有机分子能够在贵金属表面形成自组装分子层，巯基功能化的材料也能够键合到贵金属表面，反应容易发生，常温下就可以进行。用贵金属的纳米材料修饰金属丝表面，再通过化学键合的方法，将带有巯基的功能涂层键合上去，能够获得金属丝载体键合涂层固相微萃取纤维。化学镀技术是通过可控的氧化还原反应，将金属离子还原成金属单质而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法，具有镀层致密、均匀、易控制等特点。该技术可以在金属表面形成纳米或微米结构的金属镀层，不但可以增大表面积，而且镀层与基底之间的金属键使得镀层非常牢固。借助于化学镀技术在金属丝表面能够形成牢固的贵金属镀层，并且镀层的微米或纳米结构使表面积大大增加，制备镀层牢固且表面积大的金属丝，利于化学改性制备萃取涂层。

离子液体具有独特的物理化学性质，如熔点低、液态温度范围宽、蒸汽压低、热稳定性好、溶解和萃取性能优异等，已被应用于气相色谱、液相色谱、毛细管电泳、微萃取等分析化学的各个方面。已有研究表明离子液体是一种萃取性能优异的SPME涂层，能够高效萃取稠环类、酚类、胺类、二甲苯、长链烷烃、脂肪酸甲酯、邻苯二甲酸酯、醚类等。最初的研究是利用游离态的离子液体作为涂覆涂层，由于离子液体的损失导致灵敏度低、重现性差等。后来报道了聚合离子液体物理涂覆石英载体制备固相微萃取纤维，一定程度上改善了热稳定性、重现性等，但是由于涂层与载体间没有化学键合，不能从根本上消除离子液体涂层的流失。随后出现了离子液体键合石英纤维，能够克服涂层流失，但是石英载体易断，严重影响了萃取纤维的使用寿命，并且离子液体单分子的键合量低使萃取容量小，而聚离子液体的键合量却难以有效控制，使制备重现性差。要想获得高性能的离子液体涂层SPME纤维，必须研究一种新型的制备方法，使聚合离子液体可控地键合到不锈钢丝表面。原子转移自由基聚合(ATRP)是近年来发展起来的一种新型聚合技术，能够实现对聚合反应的有效控制，可得到分子量分布极窄的聚合物，还能容易地获得固体表面接枝共聚物。借助于ATRP方法可以在载体表面制备厚度均匀、键合量可控的聚合离子液体萃取涂层。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在金属丝载体上制备聚离子液体键合涂层固相微萃取纤维的技术。本发明基于表面引发原子转移自由基聚合反应将离子液体原位聚合接枝到金属丝表面，获得键合型聚离子液体萃取层，制备步骤具体如下：

A.金属丝表面的化学镀银

将金属丝用硫酸冲洗除去表面的氧化层，并增加表面的粗糙度。将处理后的金属丝放入化学镀银溶液中浸泡一定时间，在其表面形成银镀层。

B.原子转移自由基聚合引发位点的键合

先对金属丝表面的银镀层进行羟基化，然后将原子转移自由基聚合反应引发试剂键合到羟基化的金属丝上。

C.聚离子液体键合涂层的制备

利用带有烯基的离子液体功能分子为聚合单体，通过表面引发原子转移自由基聚合反应，在金属丝表面制备聚离子液体键合涂层。

本发明在金属丝表面的化学镀银中采用金属丝为不锈钢丝、铁丝、钛丝、镍丝等。

本发明在金属丝表面的化学镀银中化学镀银溶液为银氨溶液与葡萄糖溶液的混合溶液，银氨离子与葡萄糖的摩尔比为1∶0.5-3，葡萄糖的质量浓度为5-30％，金属丝浸泡在化学镀银溶液中的时间为0.2-2小时，反应温度为室温。