药物化学翻译

新型材料在固相微萃取中的应用

石墨烯

在全世界许多科学家一直对石墨烯感兴趣，关于石墨烯的研究在2010年获得诺贝尔奖，这也表明石墨烯的研究是突破性性的。然而，科学家认为石墨烯还远远没有开发利用，一个石墨烯片层可以看做是平面稠环芳香族大分子，实际石墨烯的电子能带能看做是零带隙的的半导体或有费米面的金属，使得石墨烯有高的电子密度和流动性。在电学、光学、热学、磁学方面的优越性能促进了人们对他的研究及电学应用。它在分离、生化、增强复合材料、传感器、催化剂、能量交换、展示电极和太阳能方面有广泛的前景。

石墨烯作为固相微萃取纤维涂层主要是由于比表面积大(2630m2/g)、热学和化学性质稳定、机械强度大以及对许多有机化合物有亲和力（特别是芳香族化合物）因为他的纳米尺寸使得比表面积很大有很大的容量，这也可能使他有宽的线性范围以及对检测灵敏度有影响。非极性的石墨烯使他对有机化合物有亲和力，高电子密度和流动性，表面易穿透性使得石墨烯有很高的灵敏度。热力学稳定性使他应用在不挥发化合物分离上，将石墨烯涂层应用在腐蚀基质分离主要与他的化学性质稳定有关，而且他的易连接性和机械强度大使他可以作为重复利用的涂层。最近人们在研究一种简单又高效的涂层方法并且不会减弱石墨烯表面的穿透性的纤维涂层。许多石墨烯纤维涂层的研究是值得称赞的，因为他们巧妙地制备方法。纤维表面形态，高度浓缩，检出限低，线性范围宽及重现性好。

Ponnusamy and Jen仅仅用硅树脂胶将石墨烯薄层涂覆在不锈钢丝上就用来检测水样中有机氯农药。实验室石墨烯薄片是由石墨制成，从市场上买来的石墨粉末首先用H2SO4/KMnO4氧化，然后用微波通过肼来还原。国内生产的这种纤维是粗糙的、多孔的。并且这种纤维也有很高的萃取效率，使用寿命长，高度浓缩，检出限低，线性范围宽以及重现性好的特征。

Chen et al.在不锈钢丝上涂覆石墨烯并没有用任何交联剂和物理胶，范德华力成为唯一使纤维稳定的力，然而，这种纤维仍活性很高，并且可以重复使用250多次。这也许与石墨烯本身就易与支撑底物相连接的性质有关。据报道，石墨烯涂层很薄(6–8μm)，然而他对拟除虫菊酯农药萃取效率要比传统涂层高的多，传统纤维的厚度却要比这种纤维厚得多。类似的，Wu et al.用相同的方法制备纤维涂层并分离水样中三嗪类除草剂。

Zhang and Lee用溶胶-凝胶方法在不锈钢丝上涂覆氧化石墨烯，他们氧化石墨烯扩散在以四乙基硅烷为溶胶-凝胶母体的二甲基甲酰胺中，不锈钢丝清洗，酸化后直接浸在混合物中通过控制厚度在不锈钢丝上形成一个薄层，这类纤维涂层是用来分析多溴苯联醚。这种涂层也有检出限低，线性范围宽及重现性好的特点，这是由于纤维的多空三维网状结构以及石墨烯和多溴苯联醚的m2/g作用有关。

Zhang et al.提出一种新颖的方法，将石墨烯涂在熔融石英纤维上来检测水样和土壤样品中的多环芳香烃，他们用3-氨丙基三乙基硅烷作为交联剂将氧化石墨烯层层涂在熔融石英纤维上，在用肼还原氧化石墨烯为石墨烯，用氧化石墨烯代替石墨烯的一种新颖的方法，但是看起来好像很容易实现而且涂层很稳定。据报道，石墨烯对极化率高，疏水性强，强吸电子基团的化合物有很强的选择性，这与石墨烯的电子密度高和灵活性有关。

Zou et al.也提出多聚体吡咯/石墨烯混合物纤维涂层，据报道这类涂层对分析酚类很有效。

除上面提到的应用外，石墨烯最值得一提的是它潜在的性能，因为它的碳碳键不饱和。据报道，使用多糖可使石墨烯功能化，L-色氨酸的灵敏度要比电化学传感器和比色传感器的高出100多倍，这要考虑色氨酸在复杂样品中的比色分析，这也许能证明石墨烯作为固相微萃取涂层有选择性的。和离子液体和多聚离子液体一样，用不同功能的替代物去修饰石墨烯

可能会提高他对易挥发化合物的亲和力。在另一个实验中，首先将ZnO涂在石墨烯上，然后再用溶胶-凝胶的方法吧混合物涂在石英纤维上。ZnO对硫的化合物有选择性，石墨烯使得纤维有169.4m2/g的表面积，这就提供了更多吸附点。

碳纳米管

纳米管分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管，多壁碳纳米管是由单层柱状的封闭石墨组成，并且多壁碳纳米管是由同轴单壁碳纳米管通过范德华力结合而成。碳纳米管的长度从几百纳米到几个微米，多壁碳纳米管的直径（5nm到几百个纳米）要比单碧的大得多。全世界的人对碳纳米管在电学、催化剂、生化、分析化学的研究很感兴趣，这是因为它的特殊结构使得它在电学、热学和机械性质上有优异的性能。

碳纳米管的氢键、π-π堆积、色散力和与有机化合物的疏水作用都显示出对有机化合物的亲和力，因为碳纳米管的表面积为150–1500 m2/g，碳纳米管是易挥发和半挥发有机化合物的吸附剂它有很大的容量，这种吸附发生在管的间隙使得很容易发生解析和吸附，一次碳纳米管作为一个吸附和解析的吸附剂，因为它的性质将其作为固相微萃取纤维涂层去检测水中和食物中的污染物是很有前途，现在开发一个不影响碳纳米管通透性并将其用在纤维涂层上是碳纳米管的一个发展趋势。

现在，溶胶-凝胶，物理胶和有机胶，电化学沉积和导电单聚体的电聚合成为将碳纳米管涂在底物上的主要方法。

碳纳米管纤维涂层已经用于分析：

。环境水样中甲基叔丁基醚；

。茶叶样品中的农药；

。尿液当中的甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚；

。水样中的甲基叔丁基醚；

。罐头食品中的双酚A和双酚F；

。水溶液中苯，甲苯，乙苯，邻甲二苯，间甲二苯，对甲二苯和其他极性化合物；

。在藏红花提取物和水样中的多环芳香烃；

。食物样品中的呋喃；

。环境水样中易挥发有机化合物；

。水样中非甾体抗炎类药；

。水样中内分泌干扰物；

。水溶液中氟喹诺酮类药物；

。天然水样中拟除虫菊酯和海水中的丁基锡。

碳纳米管的涂层纤维是多孔状的并且再浓缩有机物中有很高的极性，从苯，甲苯，乙苯，邻甲二苯，间甲二苯，对甲二苯到各种酚类，他们的寿命，机械和热力学稳定性，萃取性能等方面的应用都令人满意。

它的结构也表明碳纳米管很容易被修饰，有共价键和非共价键两种修改方式，非共价键修饰通过π-π堆积和其他物理方法，与非共价键修饰相比，共价键修饰更容易些，包括氟化、1.3偶极加成、亲核加成和自由基加成。现在碳纳米管的修饰主要是为了提高他的溶解性，但更重要的是调节一些别的重要性质（如极性和亲水性）以及引进一些别的基团去修饰碳纳米管对别的分析物的亲和力，修饰过的碳纳米管有较高的的选择性和浓度。

Sun et al.用羧基化的单壁碳纳米管的纤维涂层去检测水样中的有机氯农药和氯酚，这些方法的灵敏度和对分析物的选择性是不错的。