[发明专利]一种Ni基MOFs碳化萃取涂层的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种Ni基MOFs碳化萃取涂层的制备方法及应用，所述制备方法包括：合成Ni‑MOF‑74涂层、填充、碳化；所述应用为建立水体中硫醇类嗅味污染物的分析方法，具体为：将Ni基MOFs碳化萃取涂层材料在萃取温度20‑50℃，萃取时间20‑80min,解吸时间0.5‑4min,解吸温度200‑270℃，盐浓度0‑37％，条件下进行萃取实验，对比碳化前后萃取涂层与商用化纤维涂层的萃取效果差异，并探究合成涂层的热稳定性和化学稳定性。本发明材料制备简单，操作方便，成本低廉，建立方法重现性好，线性范围宽。因此，本发明用于检测污染水体中的硫醇类嗅味物质，具有良好的经济和环境效益。

技术领域

本发明涉及无机材料和水处理技术领域，具体是涉及一种Ni基MOFs碳化萃取涂层的制备方法及其应用。

背景技术

水体异嗅味是一个世界范围内普遍存在的水质污染问题。尤其在中国，随着人口数量的增多以及科技的进步，许多有害的污染物以及化学药品被肆意排入江河湖泊等水体中，造成水体严重污染。尤其近年来饮用水水源地突发性嗅味污染事件屡次发生。1996年至今，我国黄河、熊河、东江、太湖、巢湖、滇池等众多江河、湖泊均出现了严重异味。嗅味污染物来源广泛，且嗅阈值非常低，在浓度很低时，即会引发水体异味，使对水环境和人体健康均会造成不良影响。由于水体环境中嗅味物质的嗅阈值较低，因此对其富集和检测技术要求较高。近年来，前处理多采用吹扫捕集法、膜分离技术、固相微萃取等方法，固相微萃取技术(SPME)是一种新型的前处理方法，具有操作简便、不需溶剂、萃取速度快、便于实现自动化，以及易于与色谱、电泳等高效分离检测手段联用等优点。

固相微萃取技术的基本原理是通过物理或者化学的方法，将具有萃取功能的涂层材料固载在一定的基体表面。涂层与样品进行直接或间接的接触，将目标分析物富集浓缩，然后将涂层直接置于进样口热脱附、与进样装置联用或溶剂解吸后进样，从而对样品中的目标物进行准确分析。到目前为止，使用最广泛的是纤维式固相微萃取。该方法分为萃取过程和解吸过程两步：(1)萃取过程：将固相微萃取不锈钢保护鞘插入样品瓶内，推出涂层部分对样品进行萃取，经一段时间后，收回萃取涂层至不锈钢针管中，即完成萃取过程。(2)解吸过程：气相色谱分析中采用热脱附解吸涂层上的目标物质，即将已完成萃取过程的萃取纤维插入气相色谱进样口的气化室内，压下手柄，使萃取涂层暴露在高温载气中，萃取物被脱附下来，直接进入气相色谱分析。

目前，商品化固相微萃取纤维已成功应用于多种环境介质中嗅味物质的测定。但是，在萃取过程中，商品化固相微萃取纤维存在一些缺点，比如高温不稳定等。

金属有机框架(MOFs)是高度有序的多孔材料，其具有可调的孔隙结构和化学功能。可用于氢气储存、气体分离、催化、传感器技术、成像等。目前， MOFs碳化材料因其具有较高的比表面积，可调变的孔道结构，较高的热稳定性和化学稳定性，逐渐引起越来越广泛的关注。

发明内容

针对以上技术问题，本发明解决的第一个技术问题是提供了一种制备简单，成本低廉的碳化Ni基MOFs涂层的制备方法；本发明解决的另一个技术问题是提供了Ni基MOFs碳化萃取涂层的应用，即：建立了一种碳化Ni基MOFs涂层对水体中硫醇类嗅味物质的分析方法。

为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案为：一种Ni基MOFs碳化萃取涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：处理不锈钢304基体

分别用1M HCl、甲醇、去离子水超声30min，对不锈钢304钢丝基体进行预处理；

步骤二：合成Ni-MOF-74涂层

①称4.756g Ni(NO₃)₂·6H₂O以及0.956g二羟基对苯二甲酸，溶解于 400mLDMF:EtOH:Milli-Q H₂O(1:1:1)，超声10-15min，得到混合溶液；