[发明专利]一种固相微萃取探针及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及固相微萃取领域，更具体地，涉及一种固相微萃取探针及其制备方法和应用。

背景技术

固相微萃取（solid-phase micro-extraction，SPME）技术是一种集采样、萃取、浓缩、进样于一体的样品前处理技术，属于非溶剂型选择性萃取法。该技术可以和色谱、质谱等高效的分离检测技术手段联用，因而具有便于实现自动化、便于操作、不需要溶剂、环境友好等优点，目前已经被广泛应用于环境保护、食品检测、药物分析和临床分析等领域。

目前，SPME装置已实现商品化。商品化的SPME装置主要由手柄和萃取头两部分组成，而萃取头上的固相微萃取涂层是固相微萃取技术的核心。当前商品化的固相微萃取探针一支约800?900元，使用寿命也大概只有100次，因此利用固相微萃取技术进行检测分析时的分析成本较高；另外，商品化的固相微萃取探针多使用石英纤维作为载体，而石英纤维也容易折断；更重要的是，有些商品化的固相微萃取探针最高允许使用温度不够高，可适应萃取溶液的酸碱范围较小。这些不利条件在很大程度上限制了固相微萃取技术进一步发展和应用。

申请号为200810026734.1的专利申请公开了一种碳纳米管固相微萃取萃取头及其制备方法，该发明所公开的固相微萃取萃取头包括不锈钢纤维和涂覆于不锈钢纤维一端的表面涂层，其表面涂层中含有碳纳米管，其说明书中公开了通过三种制备方法得到的萃取头，所述萃取头虽然对极性和非极性物质都有良好的吸附能力，但最多只能在310℃下使用。且说明书没有全面地对所述萃取头进行萃取性能的表征。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服固相微萃取探针研究技术的不足，提供一种热稳定性好、耐酸碱性强、成本低廉和具有广谱性的固相微萃取探针。

本发明要解决的另一技术问题是提供所述固相微萃取探针的制备方法。

本发明还要解决的技术问题是提供所述固相微萃取探针的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种固相微萃取探针，包括不锈钢纤维和涂覆于不锈钢纤维一端的表面涂层，所述表面涂层中含有碳纳米微球。

SPME技术的核心在于萃取头上的固相微萃取涂层，本发明使用碳纳米微球作为固相微萃取涂层的吸附剂，该材料具有比表面积大、多孔、分散度高、粒径小等优点，与现有技术中常用的碳纳米管（无论是单壁碳纳米管还是多壁碳纳米管）相比，碳纳米微球的单分散性好，不需要经过任何前处理就可均匀分散于溶胶凝胶溶液中，得到重现性好的涂层。

优选地，本发明中所用的碳纳米微球的比表面积为1357 m²/g、孔体积为1.02 cm³/g、粒径为246 nm。

由于制备得到的固相微萃取探针要插入SPME装置的套管中才能使用，因此要限定不锈钢纤维的规格，本发明中，所述不锈钢纤维的长度为3 cm，直径为127 μm；因为不同长度和厚度的表面涂层能制备得到不同厚度的探针，不同厚度的探针具有不同的萃取吸附量，因此本发明所制备的表面涂层的长度可以为 1?2 cm，厚度可以为10?100 μm。由不同规格的不锈钢纤维和表面涂层可制备出不同厚度的探针。

本发明还提供了上述固相微萃取探针的制备方法，包括以下步骤：

S1. 溶胶凝胶溶液的配制：将碳纳米微球、甲基三甲氧基硅烷、超纯水和聚甲基硅氧烷混匀后，超声，再加入三氟乙酸，继续超声，得到溶胶凝胶溶液；

S2. 溶胶凝胶溶液静置，待溶胶凝胶溶液处于粘稠状态时，将预处理过的不锈钢纤维伸入溶胶凝胶溶液中，上下提拉数次，使涂层厚度达到10?100μm，自然晾干后固化，然后在氮气保护下老化；所述预处理过的不锈钢是将不锈钢纤维截短，按顺序依次在丙酮、NaOH、盐酸、超纯水中浸泡，洗净，自然晾干得到的。

作为一种优选方式，S1中所述碳纳米微球、甲基三甲氧基硅烷、超纯水、聚甲基硅氧烷和三氟乙酸的添加范围比分别5?20 mg：300?500 μL：20?100 μL：20?80 mg：20?100 μL；所述超声的时间为10?30min。

作为一种更优选方式，S1中碳纳米微球、甲基三甲氧基硅烷、超纯水、聚甲基硅氧烷和三氟乙酸的质量比为15 mg：400 μL：50 μL：50 mg：50 μL； S2中所述涂层厚度为40μm；S2中所述老化是将所得到的探针分别置于100 ℃、150 ℃、200 ℃和250 ℃下各老化30min。