[发明专利]快速制备固相微萃取纤维萃取涂层的方法

说明书

技术领域

本发明属于分析化学和环境分析领域，涉及一种快速制备固相微萃取纤维萃取涂层的方法。

背景技术

固相微萃取(SPME)是一种新型样品前处理技术，由加拿大Pawliszyn研究小组于1989年首先提出。该技术集采样、萃取、富集和进样于一体，不消耗溶剂，能够与其它仪器在线联用，在不到20年的时间里得到了迅速的发展，不断涌现出各种类型的萃取介质。SPME的基本原理是通过物理或者化学的方法，将具有吸附功能的涂层材料固载在一定的基质纤维表面，与样品进行直接或间接的接触，将目标分析物富集浓缩起来，经联用进样装置或直接解吸后进样于分析系统中，对样品中的目标成分进行准确分析。SPME的核心是萃取涂层的选择和固载，它决定SPME的萃取性能、耐溶剂性、热稳定性、重现性以及后续分析等方法的灵敏度、准确度和应用范围等。SPME的挑战主要包括：商品SPME价格昂贵、固相涂层材料种类有限，缺少通用和简洁的涂渍技术，相关理论尚需完善等。商品SPME在使用中，其萃取头还容易折断、涂层的机械及热稳定性较差，且以非特异性吸附为主，选择性不高，不能满足复杂体系中对目标成分的选择萃取的要求。

碳纳米片材料作为近来快速发展的一种新型的纳米材料，具有大的比表面积，吸附性能优异等特点，若能将其制作成固相微萃取涂层，那将有效扩大SPME的应用范围。以碳纳米片作为功能吸附涂层的制备方法主要有：物理吸附法、化学键合法等，但是存在以下缺陷：基于物理吸附原理制备的涂层不牢固、易脱落、使用寿命短；基于共价键合制备的涂层稳定，但制备周期长、产量低，不适合于推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速制备固相微萃取纤维萃取涂层的方法。

本发明提供的制备固相微萃取纤维萃取涂层的快速制备方法，包括如下步骤：

1)将橡胶单体及固化剂混匀，得到粘性载体涂层；

2)将套入套管的固相微萃取纤维插入所述步骤1)得粘性载体涂层后移出，再移除套管，所述固相微萃取纤维的插入端表面附着有所述粘性载体涂层；再将所述附着有粘性载体涂层的固相微萃取纤维插入涂层材料，再插入另一套管，抽动所述另一套管，使所述附着有粘性载体涂层的固相微萃取纤维表面涂有所述涂层材料，再进行固化和老化，即完成所述固相微萃取纤维萃取涂层的制备。

所述步骤1)中，所述橡胶单体为耐高温的硅氧烷单体，具体可选自二甲基硅氧烷、三氟丙基甲基硅氧烷和甲基乙烯基硅氧烷中的至少一种；所述固化剂选自能够使橡胶单体固化或交联的化合物；

所述橡胶单体及固化剂的体积比为5∶1～20∶1，具体为10∶1；

所述步骤2)中，所述固相微萃取纤维选自针灸针、不锈钢针、不锈钢丝、不锈钢毛细管、石英毛细管、石英纤维和刚性耐温塑料纤维中的至少一种；

所述涂层材料选自碳纳米材料、有机金属材料和纳米管中的至少一种，具体可为石墨烯固体粉末。

所述将预处理后的固相微萃取纤维插入所述步骤1)所得粘性载体涂层步骤中，停留时间为1-20秒，优选3秒；

所述预处理步骤为常规操作，针对固相微萃取纤维的不同种类可采用不同的常规预处理操作，如耐温的不锈钢针等，可直接在酒精灯上灼烧数秒；不耐温的塑料纤维等可用等离子体清洗和活化。

所述抽动步骤中，次数为3-10次；

所述套管的作用是控制载体涂层的厚度；所述套管的内径为300～1200μm，可得到涂层厚度为10～200μm；

所述套管选自不锈钢管、注射针头、注射针管、石英或玻璃管和塑料管中的至少一种。

所述固化步骤中，温度为50℃～120℃，时间为0.5h～3h；所述老化步骤中，温度为200℃～320℃，时间为20min～3h。

所述制备固相微萃取纤维萃取涂层的快速制备方法，还包括如下步骤：在所述将橡胶单体及固化剂混匀步骤之前，向体系中加入溶剂。其中，所述溶剂选自甲苯、苯和二甲苯中的至少一种。

上述方法所得SPME萃取纤维的涂层结构如图4所示，其中，X为耐热性能的橡胶单体骨架原子，R为该橡胶单体的功能基团，P为其他固相微萃取的固体材料。