[发明专利]一种功能化石墨烯涂层探头及固相微萃取手柄的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及样品前处理技术，尤其涉及一种功能化石墨烯涂层探头及固相微萃取手柄的制备方法，该固相微萃取手柄也可以叫做固相微萃取装置。

背景技术

固相微萃取(Solid Phase Microextraction,SPME)是20世纪90年代兴起的一项样品前处理技术，是在固相萃取技术上发展起来的一种无溶剂样品微萃取新技术。该技术最先由加拿大Waterloo大学的Pawliszyn教授的研究小组于1989年首次进行开发研究，属于非溶剂型选择性萃取法。

固相微萃取将采样、萃取、浓缩、进样等步骤有效集成于一体。与固相萃取技术相比，固相微萃取操作简单，携带方便，费用低廉，克服了固相萃取技术中回收效率低、吸附剂孔道易堵塞的弊端；具有简便、快速、灵敏、高效和对环境友好等优点，不仅可对传统样品进行处理、甚至还可以进行活体和原位采样。另外，SPME还可与气相色谱和气质联用仪等仪器联用，因此是进行科学研究与实验室常规分析所需的重要样品前处理技术，已受到分析化学工作者的高度关注。

现有技术中的固相微萃取手柄由手柄以及设置在手柄一端的萃取探头构成，萃取探头是一根具有一定长度，其上涂有不同涂层的载体。萃取探头与不锈钢丝连接，外面套有不锈钢管，用于保护载体不被折断。不锈钢管可以穿透橡胶或者塑料垫片进行取样或者进样。

由于涂层性质、结构和种类决定了萃取探头的稳定性、选择性和吸附容量。因此，固相微萃取技术的核心任务之一便是开发涂层材料。许多研究结果表明，石墨烯具有比表面积大、热稳定性和化学稳定性优良、机械强度高、对具有苯环结构的分子有较强的选择吸附能力等诸多优点，是一种理想的固相微萃取涂层材料。但由于石墨烯表面缺乏大量的极性官能团，因此其对极性分子的吸附能力并不理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低廉、制作过程简单的且性能优异的功能化石墨烯涂层探头及固相微萃取手柄的制备方法。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种功能化石墨烯涂层探头的制备方法，包括以下步骤：

(1)、金属针芯预处理：将金属针芯前段用酸腐蚀处理然后洗净、干燥得到预处理后的金属针芯；

(2)、将所述预处理后的金属针芯浸入3-氨基丙基-三乙氧基硅烷中反应，获得氨基化处理的金属针芯；

(3)、在60～80℃下将所述氨基化处理的金属针芯浸入0.1wt％的氧化石墨分散液中，1～3h后取出，于室温干燥6～8h，即得氧化石墨修饰的金属针芯；

(4)、将所述氧化石墨修饰的金属针芯浸于氨水溶液中，反应结束后洗净、干燥，然后与乙酰氯进反应得到酰基化处理的金属针芯；该酰基化处理的金属针芯洗净、干燥，即得功能化氧化石墨烯为涂层的金属针芯；

(5)重复所述步骤⑶～⑷4～7次，直至涂层厚度为50～100μm，即得处理的金属针芯；

(6)将所述厚度合格的金属针芯在气相色谱汽化室纯氮气氛围中老化，然后将涂层部分用水合肼溶液进行还原处理，即得还原处理后的金属针芯；

(7)对所述还原处理后的金属针芯在高纯氮气氛围中220～280℃进行老化处理0.5～2h，即得功能化石墨烯为涂层探头。

优选的，所述的步骤(3)中所使用的氧化石墨分散液是利用超声和磁力搅拌处理的方法，将氧化石墨分散于去离子水中形成浓度为0.1wt％的氧化石墨分散液。

优选的，所述的步骤(6)中老化的温度为50～70℃，时间为6～8h。

优选的，所述的步骤(6)中还原处理所用的水合肼溶液浓度为10～20wt％且pH＝～10，温度为70～90℃，时间为16～20h。水合肼溶液pH可用氨水调节。

优选的，所述步骤(7)中老化的条件是指温度为250℃，时间为0.5h。

优选的，所述步骤(1)中，将金属针芯前段2cm之外的部分用惰性物质覆盖保护，然后将前端2cm垂直浸入浓度为1mol/l的盐酸中进行腐蚀，10～14h后依次用去离子水、甲醇、丙酮和氯仿冲洗，最后去除金属针芯表面的保护物，经50～70℃干燥至恒重，即得预处理后的金属针芯。

优选的，所述步骤(2)中，将所述预处理后的金属针芯浸入3-氨基丙基-三乙氧基硅烷中，室温反应10～14h后取出，于60～80℃聚合反应4～6h，即得氨基化处理的金属针芯。