采用原位聚合法制备固相微萃取涂层的初步研究
新型固相微萃取涂层的制备和表征的开题报告
新型固相微萃取涂层的制备和表征的开题报告
一、研究背景与意义
固相微萃取技术是一种有效的样品前处理方法，它具有操作简便、高效快速、非耗材和绿色环保等多种优点，因此在化学分析领域广泛应用。
固相微萃取涂层是固相微萃取技术的核心部分，它直接影响着靶分析物的萃取效率和选择性，因此涂层材料的选择和制备成为研究的热点。
传统的固相微萃取涂层往往采用聚合物或硅胶等材料，但这些材料存在成本高、不易检测和化学不稳定的问题。
近年来，研究人员提出采用新型材料，如金属-有机骨架材料、碳纳米管和纳米材料等作为固相微萃取涂层，以取代传统材料，具有较高的效率和选择性，成为研究的热点。
本文旨在制备一种新型固相微萃取涂层，通过采用金属-有机骨架材料、碳纳米管或纳米材料等制备涂层，实现对靶分析物的高效选择性萃取，为固相微萃取技术的研究提供新思路和新方法。
二、研究内容
1. 选择合适的材料：金属-有机骨架材料、碳纳米管、纳米材料等；
2. 制备固相微萃取涂层：采用静电纺丝、溶剂挥发、物理吸附等方法将材料制备成涂层；
3. 表征涂层性能：采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和热重分析等手段对涂层进行表征，评估涂层的性能；
4. 优化实验条件：考察pH值、溶液浓度、溶剂类型等因素对涂层的影响，确定最佳实验条件；
5. 应用于分析：对实际样品进行分析，评估涂层的可行性和应用性。
三、研究意义
1. 制备新型涂层，提高固相微萃取技术的选择性和效率，为化学分析领域提供新思路和新方法。
2. 研究新型涂层的制备方法和性能，为固相微萃取技术的开发和推广提供参考和支持。
3. 应用新型涂层于实际样品的分析，评估其可行性和应用性，为解决实际问题提供支持。
毛细管内固相微萃取技术的研究进展
新 的 Ｓ ＭＥ方法 和操 作 模 式 【 主 要 有 ： １ 固定 相 Ｐ ３ Ｉ ， （） 外 露式 ， 如外 涂纤 维 Ｓ ＭＥ Ｆｂｒ Ｐ Ｐ （ ｉｅ ＭＥ）容器 壁 涂 Ｓ 、
要对毛细管内固相微萃取技术的萃取模式 、 固定相 制备技术 、 萃取条件和与色谱在线联用技术等研究 进 展做个 综合 概述 。
现性 也 较好 ， Ｓ Ｒ Ｄ小 于 ５０ ．。此 外 ， 有高 度 生物 亲 具
和性 的烷 基 一二醇 基硅胶 （ Ｄ ） 为一 种 限进介 质 Ａ Ｓ作
１ ． 管 内金 属 丝 固相 微 萃 取 （ ｒ ｉ ｔ ｅ ．１ ２ ｗｉ — — ｂ ｅｎ ｕ Ｓ Ｍ ） 和 管 内 纤 维 固 相 微 萃 取 （ｂｒｉ ｔ ｅ ＰＥ ｉ — —ｂ ｆｅ ｎ ｕ
１ 毛 细管 内固相微 萃取模 式
目前 使 用 的 毛细 管 柱按 照 固定 相 在 毛 细管 中
的存 在形 式可 以分 为开 管柱 、 充柱 和整体 柱 。根 填
式 （ ｅｓｌ ｌ ） 膜 式 （ ｅ ｂａｅ） 搅 拌 转 子 式 Ｖｓ ｌ 、 ｅ Ｗａｓ ｍ ｍ ｒｎｓ、
（ ｔ— ａ Ｐ ） （ ） Ｓ ｒｂ ｒ ＭＥ ；２ 固定 相 内含式 ， ｉ Ｓ 如毛 细 管 内微
福 建 分析 测 试
Ｆｊ ｎＡ ａ ｓ ＆ Ｔｓｎ ｕｉ ｎｌ ｉ ａ ｙ ｓ ｅｔ ｇ ｉ
毛细管 内固相微萃取技术的研究进展
林 宇巍
（ 州市产 品质量 检验所 ， 福 福建 福州 ３０２ ） ５ ０ ５
摘 要 ：毛细管固相微萃取技术作为一种新型微萃取技术 ， 与其他固相微萃取技术 比较 具有萃取效率高 、 固定相种 类 丰富 、 易于与其他分析技术联用等优点。本文主要综述了毛细管 内固相微萃取技术的萃取模式 、 固定相制备、 萃取
一种固相微萃取纤维涂层及其制备方法与应用[发明专利]
![一种固相微萃取纤维涂层及其制备方法与应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/d5913b1bf90f76c660371a29.png)
专利名称：一种固相微萃取纤维涂层及其制备方法与应用专利类型：发明专利
发明人：党雪平,马茜文,陈怀侠,陈建雄
申请号：CN201810658878.2
申请日：20180625
公开号：CN108722373A
公开日：
20181102
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种固相微萃取纤维涂层的制备方法，第一步通过优化合成条件，在不锈钢丝上恒电位法沉积多壁碳纳米管。
第二步在多壁碳纳米管表面恒电位法沉积纳米颗粒状的二氧化锰。
第三步在二氧化锰表面循环伏安法聚合3，4‑乙撑二氧噻吩；将该纤维涂层应用于食品、环境等复杂实际样品中痕量有机污染物的固相微萃取分离富集，建立高灵敏度的定性定量分析方法，可以实现对多环芳烃的分离与富集；具有选择性高、富集倍数大、检测限低、线性范围宽和重现性好的优点。
申请人：湖北大学
地址：430062 湖北省武汉市武昌区友谊大道368号
国籍：CN
代理机构：武汉智嘉联合知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：黄君军
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采用原位聚合法制备耐有机溶剂的固相微萃取涂层
采用原位聚合法制备耐有机溶剂的固相微萃取涂层吴芳;陆万平;刘薇;张兰【摘要】在引发剂偶氮二异丁腈、三元致孔剂(1,4-丁二醇、环己醇和水)存在条件下,将具有活性双键的单体1-十六碳烯与三元交联剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)原位共聚在石英纤维表面,得到新型的聚(1-十六碳烯-co-TMPTMA)固相微萃取(SPME)涂层纤维.对制备涂层的耐有机溶剂性能、耐酸碱性能、机械性能、重现性及其萃取性能进行全面的考察.结果表明:当与液相色谱联用时,涂层具有良好的耐有机溶剂性、稳定性和萃取性能.【期刊名称】《华侨大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(034)003【总页数】6页(P292-297)【关键词】固相微萃取;有机聚合物;涂层;三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯;1-十六碳烯【作者】吴芳;陆万平;刘薇;张兰【作者单位】福建医科大学药学院,福建福州350108;福州大学食品安全与检测教育部重点实验室,福建福州350002;福州大学食品安全与检测教育部重点实验室,福建福州350002;福州大学食品安全与检测教育部重点实验室,福建福州350002;福州大学食品安全与检测教育部重点实验室,福建福州350002【正文语种】中文【中图分类】O657.32固相微萃取（SPME）是一种集萃取、浓缩、解吸和进样于一体的样品前处理技术，与气相色谱（GC）、液相色谱（LC）等技术联用可实现对复杂样品的快速分离分析［1-2］.SPME-LC联用通常采用有机溶剂解吸分析物，因而对涂层材料提出更高的要求，即涂层能在甲醇、乙腈等常用的强极性有机溶剂中稳定存在，不发生溶解、溶胀或脱落的现象.现有的商品化涂层如聚丙烯酸酯（PA）、聚二甲基硅氧烷-二乙烯基苯（PDMS-DVB），聚乙二醇-碳分子筛（CW-TPR）等，很难在不同测定条件下同时满足这些要求，因而成为制约SPME-LC发展的一大瓶颈.目前，发展大容量、稳定性好、解析吸附快速的涂层材料仍是SPME-LC技术发展的重要方向［3］.有机聚合物整体材料以其优异的性能［4-5］越来越为广大研究者所青睐，近年来，将其作为萃取介质用于制备SPME涂层也见诸报道［6-12］.本文制备一种耐受有机溶剂的聚甲基丙烯酸酯有机聚合物新型固相微萃取（SPME）涂层材料，并对涂层的性能进行分析评价.1 实验部分1.1 化学试剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TMPTMA），使用前用活性炭固相萃取柱过滤；1-十六碳烯，γ-甲基丙烯酸氧丙基三甲氧基硅烷（γ-MAPS），1，4-丁二醇，环己醇，均购自Alfa Aesar（天津）化学有限公司；偶氮二异丁腈（AIBN），化学纯，经重结晶后使用，（天津福晨化学试剂厂）；甲醇、丙酮均为色谱纯；农药标准品（美国Sigma公司）；所有实验用水均为经Milli-Q型化系统（美国Bedford Millipore公司）制得的超纯水.除非特别说明，其他所用试剂均为分析纯.1.2 仪器及色谱条件Agilent 1100型高效液相色谱仪（美国Agilent科技公司）：包括在线脱气装置、四元泵、六通阀进样器及紫外可变波长检测器；农药分析采用C8色谱柱（150mm×4.6mm，5μm，美国Agilent科技公司）；固相微萃取-液相色谱联用接口（美国Supelco公司）；5，25μL液相进样针（上海高鸽工贸有限公司）；环境扫描电镜仪（荷兰飞利浦公司）；DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器（河南巩义予华仪器有限责任公司）；HGC-24A型氮吹仪（福建厦门精艺兴业科技有限公司）.1.3 有机聚合物SPME涂层的制备首先对纤维表面进行硅烷化处理［13］，然后进行聚合制备涂层.聚合反应如下：分别取210μL的交联剂TMPTMA，315μL的反应功能单体1-十六碳烯，加入6 mg的引发剂AIBN，三元致孔剂环己醇，1，4-丁二醇和水（650μL的环己醇，227μL的1，4-丁二醇，98 μL的水），超声15min使其充分溶解混匀，氮吹15min脱氧，所得混合物转移至1.5mL的样品瓶中.将硅烷化处理的纤维插入样品瓶中，密封后置于恒温水浴箱内，于60℃下反应24h.反应结束后，拔出纤维并浸入甲醇溶液中以去除多余的致孔剂、功能单体及反应产生的一些低聚物，最后用二次水冲洗并晾干备用.三元致孔剂是惰性溶剂，对功能单体、交联剂和引发剂是良性溶剂，对共聚物为非良性溶剂.在聚合过程中，由于惰性溶剂的存在，共聚物内产生相分离，最终使涂层固定相具有多孔结构［14］.1.4 涂层性能的表征涂层的微观形态结构是影响涂层性能的重要因素，利用扫描电镜观察自制的聚（1-hexadecene-co-TMPTMA）SPME涂层表面和断面的形貌，并对萃取涂层的耐有机溶剂性能、耐酸碱性能、机械性能、重现性及其萃取性能进行考察.2 结果与讨论2.1 涂层形貌观察用环境扫描电镜（SEM）详细考察聚（1-hexadecene-co-TMPTMA）SPME涂层的表面和断面形貌，结果如图1所示.图1 有机聚合物SPME涂层的扫描电镜图Fig.1 SEM micrographs of the organic polymer SPME coating fiber从图1（a）可知：涂层表面粗糙不平，均匀分布大量的小突起.从图1（b）进一步观察发现：涂层表面遍布聚合物小球，小球间有纳米级小孔隙（图1（c））. 由聚合物小球聚集形成大小约2～4μm的小突起（或称为“簇”），“簇”与“簇”之间有大小不等的微米级大孔隙（图1（b）），聚合物小球及“簇”共同形成涂层的三维多孔结构.这种多孔结构中，纳米级小孔显著增大涂层的表面积，可提高涂层的萃取容量，从而有更低的检测灵敏度.同时，微米级大孔隙使涂层有良好的通透性，保证了快速的传质速率，不会导致过长的萃取或解吸时间，有利于实际应用.由图1（d）可知：涂层与纤维基底结合紧密.这应该得益于纤维表面的硅烷化处理 .实验中使用的硅烷化试剂γ-MAPS具有烷氧基和烯基双官能团，纤维表面硅烷化处理时，烷氧基与纤维表面的硅羟基发生反应，使纤维表面键合上带烯基的官能团 .该官能团在聚合时参与反应，因而使聚合物涂层通过共价键与纤维紧密连接，形成一个“整体”［15］.这种键合作用可使涂层具有强的耐有机溶剂特性和机械性能，能有限避免涂层在萃取、解吸过程中脱落，大大提高涂层的稳定性.2.2 涂层耐有机溶剂性能将自制的涂层纤维分别置于甲醇、乙腈、丙酮、二氯甲烷和正己烷等常用的有机溶剂中浸泡2h，以考察自制有机聚合物涂层的耐有机溶剂性能 .结果表明：浸泡后，纤维仍能在SPME装置的保护套管内伸缩自如，肉眼也未观察到涂层有脱落的迹象，初步说明涂层在有机溶剂中无明显溶胀.用扫描电镜进一步观察不同有机溶剂浸泡下涂层的表面形貌，如图2所示 .由图2可知：浸泡前后，涂层表面无明显变化，说明涂层具有良好的耐有机溶剂性能.这种特性源自该聚合物涂层独特的结构 .即涂层制备采用三元交联剂TMPTMA，因此涂层呈高度交联的三维网状结构，涂层本身不易溶于有机溶剂，而且涂层与纤维之间存在很强的化学键，使涂层不易于脱落.2.3 涂层的机械强度涂层的机械强度对涂层寿命有直接影响.将制备的聚合物涂层分别置于纯水、乙腈和pH＝2的盐酸溶液中，超声处理30min（300W，40kHz）后，用扫描电镜观察涂层表面形貌，结果如图3所示.图2 不同有机溶剂浸泡下有机聚合物SPME涂层的扫描电镜图Fig.2 SEM micrographs of the organic polymer SPME coating fiber dipping in different organic solvent由图3可知：涂层表面无明显变化.说明超声处理并未造成涂层的脱落.这同样得益于该聚合物涂层高度交联的三维网状结构，以及涂层与纤维之间强的化学键作用. 图3 有机聚合物SPME涂层的扫描电镜图Fig.3 SEM micrographs of the organic polymer SPME coating fiber2.4 农药萃取性能考察用自制的涂层纤维对农药混合溶液进行萃取后用高效液相色谱（HPLC）检测，然后与将农药混合溶液不经萃取直接用HPLC检测（进样量为10μL），所得色谱图进行比较，结果如图4所示.由图4可知：在0.1μg·mL-1的农药标准品溶液直接进样时，几乎无响应；而相同浓度的溶液经萃取后则有较高的响应，且响应与直接进样20μg·mL-1标准品溶液时相当，说明自制涂层对农药有较高的富集效率.图4 萃取前后农药的HPLC色谱图比较Fig.4 HPLC chromatograms of pesticides before and after extraction2.5 涂层的重现性和稳定性用同根萃取纤维连续5次萃取进样，考察根内涂层的萃取重现性 .结果表明：5次平行实验峰面积的相对标准偏差（RSD）在7.0%～10.8%之间 .从不同批次的纤维中任选一根进行萃取实验，考察不同根纤维间的重现性，峰面积的RSD从4.9% 到13.3%.结果表明：自制聚合物涂层重现性良好.此外，在6个月内，用涂层进行120次萃取，萃取效率无明显变化，说明自制涂层有较长的使用寿命（商品化涂层的使用寿命一般为70～140次）.2.6 涂层pH值耐受性涂层的应用有时会受到pH值的限制，大部分商品化涂层的pH值适用范围为2～11，部分涂层如CW／DVB纤维pH值适用范围为2～9.为考察纤维的pH值耐受性，将纤维涂层分别置于pH＝2的盐酸和pH＝12的NaOH溶液浸泡2h，然后对农药标准品溶液进行萃取，比较浸泡前后的萃取结果，结果如图5所示.由图5可知：经强酸、强碱溶液浸泡后，自制聚合物涂层的萃取能力没有明显的改变，说明该涂层的pH值适用范围为2～12.图5 强酸和强碱处理对农药信号的影响Fig.5 Effect of strong acid-base treatment on pesticides singals3 结束语采用原位聚合技术制备新型的有机聚合物SPME涂层.该涂层呈三维多孔结构，以化学键与纤维基底紧密结合，具有良好的有机溶剂耐受性、pH值耐受性、机械性能和萃取性能，重现性好，稳定性高.涂层的各种特性表明，其在SPME-LC研究中有较高的应用价值，若能结合其他萃取技术如固相微萃取搅拌棒、管内固相微萃取，将会有更广阔的应用前景.参考文献：［1］ ZHANG Zhou-yao，YANG M J，PAWLISZYN J.Solid-PhaseMicroextraction：A solvent-free alternative for sample preparation ［J］.Anal Chem，1994，66（17）：844A-854A.［2］ ALPENDURADA M de F.Solid-phase microextraction：A promising technique for sample preparation in environmental analysis［J］.J Chromatogr A，2000，889（1／2）：3-14.［3］ DUAN Chun-feng，SHEN Zheng，WU Da-peng，et al.Recent developments in solid-phase microextraction for on-site sampling and sample preparation［J］.Trends Anal Chem，2011，30（10）：1568-1574. ［4］ EELTINK S，HERRERO-MARTINEZ J 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检测技术在食品安全风险监测中的应用
检测技术在食品安全风险监测中的应用摘要：检测技术的发展为食品安全风险监测提供了技术保障，尤其是准确、可靠、简便、快捷等特点的检测技术为食品检测领域开辟了新途径。
近几年在食品安全风险监测计划中增加了食品接触材料有害物质迁移和营养物质监测类别等，对其检测技术的研发具有广泛的应用价值和发展前景。
关键词：检测技术；食品安全风险监测；应用1食品安全检验检测的重要性1.1保障消费者权益、提高产品质量对食品进行安全检测能够使消费者更加放心的购买食品，也能买到更加健康安全的食品，并保障消费者的合法权益；消费者安全意识的提升，能够促使生产者更加注意自己生产的产品的质量，从而促进整个食品加工行业朝着更加健康的方向发展。
1.2保证国家稳定、推动经济发展俗话说“民以食为天”。
如果食品安全问题无法得到保证，不仅会造成社会动荡，也会影响经济的发展。
对外则有损国家的名誉，面临比较大的国际舆论压力，也有可能影响我国与其他国家之间的合作。
2我国食品检验检测体系中存在的不足之处结合我国的食品检验检测体系的发展现状来看，该工作中主要存在着检测手段相对传统落后，检验体系不够完善以及相关部门专业水平较低3方面的问题。
2.1检测手段相对落后传统目前，影响我国食品安全问题的最主要原因就是食品检验检测手段相对传统落后，虽然国家食品质量监督检验中心可以对我国大多数的食品进行有效检测，但是对于地方的检测部门来说，由于经济方面的限制，使得检测设备的更新工作不到位，并且相关检验技术并没有发挥出实际的效力，所以食品检验结果的准确度较低，参考价值不高。
而且，当前我国的食品检测机构数量及质量不足也是导致食品安全问题频频发生的重要原因之一。
2.2检验检测体系不够完善就食品检验检测工作来说，其不仅需要技术的支持，更需要强有力的制度作为保障，然而，当前我国的食品检验检测体系不够完善，相应的制度保障工作不到位。
由于食品检测工作涉及诸多产业，从农业原料的产出到最终的成品流入市场，任何一个环节出现问题都会使得食品存在较大的隐患。
固相微萃取涂层的研究进展
１ 前 言
固相微萃取 （ ｌ —ｐａ ｉ ｏ ｔｃｏ ，Ｐ Ｅ 是 ｓ ｉ ｈ ｅ ｃ ｅ ｒ ｔｎ ｓｌ ） ｏｄ ｓ ｍ ｒ ｘａ ｉ Ｍ １８ ９ ９年 由 Ｐ ｗｉ ｙ ａ ｌｚｎ等 提 出并 发 展 起 来 的快 速 、 敏 、 ｓ 灵 方便地适 用于气体和液体样 品的新颖样 品前处理技 术 ｕ 。它是 利用 分析 物 对 活性 固体 表 面 （ 融 石英 纤 Ｊ 熔
（ ． ｅａｍ ｎ ｏ ｈ￣ｓｙＴａｓｕ Ｎ ｒａ Ｕ ｉ ｒ ｔ Ｔａｓｕ ７ １０ ，ｈｎ ， １Ｄ ｐｒ ｅｔ ｆ ｅ ｔ ，ｉ ｈｉ ｏ ｌ ｎ ｅ ｉ ，ｉ ｈ ｉ４ ００ Ｃ ｉ ｔ Ｃ ｒ ｎ ｍ ｖ ｓｙ ｎ ａ
２． ｌｅ ｅ ｏ ｌＩｉ Ｃｏｌｇ ｆＣｌ ｎ ｅ ａ ｄ ｅ ｃ ｌＥｎｇｎ ｅｉ ｇ， ｈ ａ ｉｅｓｔ Ｙａ ｎ ７１ ０ ０， ｉａ； ｎ Ｃｈ ｍｉａ ｉｅ ｒｎ Ｙａ ｎ Ｕｎｖ ｒｉ ｙ， ｈ ａ ６ ０ Ｃｈ ｎ
维 表 面涂层 ） 有一 定 的吸 附 （ 收 ） 吸 亲合 力 而 达 到 被分
石英纤维上涂敷一层厚度为 ３－＇ Ｏ ｍ的萃取涂层材 ０－ Ｏｐ －ｌ 料 ， 高 聚物 固定 相 或其他 多孔 材料 ， 维与形 状 如注 如 纤 射器 的不 锈 钢 柱 塞 相 连 ， 缩 在 钢 针 头 之 中 （ １。 收 图 ） 压柱塞 从 针头 中顶 出有涂层 的纤 维并 与试 样溶 液或 顶
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｐ ｏ ｒ ｓ ｆＳ ｆ ｈ ｓ ｉ ｒ ｅ ｔ ａ ｔ ｎ Ｃ ￣ｈｇ ｓ ａ ｃ ｒ ｇ ｅｓ ｏ ｏ ｄ Ｐ ａ ｅＭ ｃ ｏ ｘ ｉ ＴＡ ｕ ， １ ａ Ｙ Ｎ ｕ ｅ ，ＩＮＲ ｉ ＭＡＱ蚰３ ２ ｉ
微萃取技术在发展之初主要与 Ｇ Ｃ联用对样 品进行分 析 。 １９ ９５年 Ｃ ｅ 人 设 计 出 了 ＳＭＥ高 效 液 相 色 谱 ｈｎ等 Ｐ （ Ｐ Ｃ 联 用 仪【 ，Ｐ ＨＬ） ２ ＳＭＥ的应 用 范 围也进 一 步扩 大 ， Ｊ 可
固相微萃取涂层及固相微萃取技术在生态纺织品检测中的开发研究的开题报告
固相微萃取涂层及固相微萃取技术在生态纺织品检测中的开发研究的开题报告1.研究背景和意义伴随着消费者对生态纺织品需求的不断增加，国内生态纺织品行业发展迅速。
然而，这一领域的产品检测标准尚不完善，为了确保生态纺织品真正健康环保，需要研究开发高效准确的检测技术。
固相微萃取技术是近年来发展起来的一种样品前处理技术，具有高效、简便、环保、节约样品等优点。
固相微萃取作为一种新型的样品前处理技术，其优势在于不加剂量的情况下实现快速、高效地富集分子。
固相微萃取涂层（SPME）是一种高效的分离富集器，常用于从复杂的混合物中富集分子。
2.研究内容和目的本课题旨在研究开发一种高效的生态纺织品检测方法，探究固相微萃取涂层及固相微萃取技术在生态纺织品检测中的应用。
本研究的主要研究内容包括：(1) 确定适合的生态纺织品检测指标；(2) 筛选适合的固相微萃取涂层类型及条件；(3) 建立和优化固相微萃取技术条件；(4) 应用固相微萃取技术对生态纺织品样品进行分离、富集和分析，比较分析不同富集涂层和分析方法的优缺点；(5) 验证本方法的适用性，比较新方法与现有方法的差异。
3.研究方法(1) 生态纺织品的样品处理：选取不同样品类型的生态纺织品，如棉、麻、丝、毛等材质，涉及不同加工处理方式，例如纺织、印染、染色等。
样品的处理采用超声波辅助萃取法，对萃取条件进行优化，保证样品的有效萃取和分离。
(2) 固相微萃取涂层和技术的筛选和优化：尝试不同的SPME涂层和技术，如固相微萃取（SPME）、固相微萃取-气相色谱-质谱法（SPME-GC-MS）、固相微萃取-高效液相色谱法（SPME-HPLC）等。
设计试验方案，按照涂层类型、涂层载气流速、吸取时间、温度等参数优化方法的检测参数，得出最佳检测参数组合。
(3) 样品分析：采用具备SPME的气相色谱/电离层检测器（GC/ECD）、气相色谱/质谱联用（GC/MS）等测试仪器，对萃取的样品进行分析测试。
分子印迹固相微萃取涂层的研制及其应用研究的开题报告
分子印迹固相微萃取涂层的研制及其应用研究的开题报告一、选题背景及意义分子印迹技术是一种基于分子识别原理的分析方法，其利用针对目标分子的专属性基团与模板分子相互作用，从混合物中选择性地识别和分离出目标分子。
分子印迹技术因其选择性高、重现性好、适用范围广等优点被广泛应用于药物分析、食品安全检测、环境监测等领域。
而分子印迹固相微萃取涂层则是一种将分子印迹技术与固相微萃取技术相结合的新型分析方法。
该方法以模板分子为模板，在高分子基质中形成特异性的识别空穴，再将其固定在固相微萃取材料上，将其作为微萃取柱进行样品处理，实现了对目标分子的高效、快速捕集与高选择性分离。
该方法在药物分析、环境监测等领域也有着极为广泛的应用。
因此，本研究旨在研制一种新型的分子印迹固相微萃取涂层，并对其在药物分析、环境监测等领域中的应用进行研究，以期为相关领域的分析研究提供新的技术手段和理论支持。
二、研究内容及方法1.研制一种新型的分子印迹固相微萃取涂层：选取适合的高分子材料（如聚苯乙烯、聚乙烯等）作为基质，以目标分子为模板，通过原位自组装等方法制备特异性的识别空穴，并将其固定在固相微萃取材料上，形成分子印迹固相微萃取涂层。
2.对涂层的性能进行评价：通过表征涂层的形貌、结构、热稳定性等性质，并测试其萃取性能、选择性、重现性等指标，对涂层的性能进行综合评价。
3.对涂层在药物分析、环境监测等领域中的应用进行研究：以药物分析和环境监测中的典型目标分子为研究对象，针对样品中复杂背景干扰的问题，设计相应的样品处理方法，比较分子印迹固相微萃取涂层与传统微萃取柱的分离效果，并进一步探讨该方法在样品前处理中的应用价值。
4.探索分子印迹固相微萃取涂层的优化方法：通过调节高分子基质组成、模板分子浓度、固相微萃取材料的种类和温度等控制因素，进一步优化分子印迹固相微萃取涂层的性能和应用效果。
本研究将采用傅里叶变换红外光谱仪、电子显微镜、热重分析仪、气相色谱-质谱仪等现代分析仪器和技术进行实验研究，并结合数据分析和统计方法对研究结果进行定量分析和综合评价。
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研究报告(222～225)采用原位聚合法制备固相微萃取涂层的初步研究魏黎明,李菊白,欧庆瑜(中国科学院兰州化学物理研究所,甘肃省天然药物重点实验室,甘肃兰州 730000)摘 要:采用一步原位合成法制备了新型有机多孔聚合物涂层,并对其进行了初步评价研究.观察了单体浓度对其所制备涂层的萃取容量的影响,并优化了合成浓度.同时,在分析水体基质中的苯系物时,证明了该涂层对苯系物等含苯环物质具有选择性吸附的能力.关键词:原位聚合法;有机多孔聚合物涂层;固相微萃取中图分类号:O657.33文献标识码:A文章编号:100623757(2004)0420222204 固相微萃取技术(SPME )的理论基于待分析物在样品基质与萃取涂层之间的分配平衡[1],因此被看作SPME 核心部分的涂层一直受到分析工作者的关注.目前,已经商品化的SPME 涂层有:均相聚合物涂层,如聚二甲基硅氧烷(PDMS )和聚丙烯酸酯(PA );多相聚合物涂层,如聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯(PDMS/DVB )、聚乙二醇/模板树脂(CW/TPR )、CW/DVB 和碳分子筛/二乙烯基苯(Carboxen/DVB ),但商品化涂层推荐使用温度普遍偏低(220～280℃).为了解决SPME 涂层的耐温性和选择性,最近出现20余种非商品化涂层,其制备技术有物理涂渍、溶胶2凝胶、电化学聚合、分子烙印技术等.制备一种高效、稳定性强、高选择性的固相微萃取涂层是SPME 技术发展的另一目标.有机多孔高聚物是气相色谱中广泛使用的一种色谱固定相.1966年英国H ollis [2]最早合成聚芳香族多孔小球,并应用于气相色谱分离分析.目前国内外生产的商品有G DX (中国)、P orapak 、Chrom os orb 、Haye Sep 等系列产品(美国).有机多孔高聚物是以二乙烯基苯为单体交联聚合或二乙烯基苯与其它单体共聚得到高聚物,通过调节单体的种类、添加剂来改变其极性,用于制备分离不同化合物的色谱柱[3,4\〗.通常有机多孔小球的孔径40～4000≅,粒径10～100μm 、比表面积80～1000m 2/g ,有较强的耐水性,而且可以耐温到290℃.根据以上有机多孔聚合物的特点,可以借此基础,以原位聚合法制备一种高效、耐温性良好的新型SPME 涂层.采用原位聚合技术制备色谱柱一般可分为一步法和二步法:一步法是将反应的单体溶液、交联剂、致孔剂、催化剂和溶剂注入空管内,再将色谱柱加热到反应温度,使注入的单体在柱管内壁发生反应形成多孔结构层;二步法是先制备出高聚物的预聚体,然后将预聚体充入管内,再反应使高聚物固定在管壁上[5,6].为了使该反应发生在石英纤维上,本文以二乙烯基苯为单体,采用一步原位悬浮聚合方法制备有机高聚物SPME 涂层固定相,并对其进行了初步探索研究.1 实验部分1.1 仪器装置与实验试剂HP 25890气相色谱仪,火焰离子化检测器、HP 23392积分仪(惠普,美国);JS M 25600LV 型扫描电子显微镜(K evex 公司,日本);JX 22型显微镜(长春市第二光学仪器厂);磁力搅拌器(上海县曹行无线电元件厂);自制固相微萃取手柄;石英纤维(永年锐沣色谱器件有限公司,河北省).二乙烯基苯(DVB )(上海高桥化工厂);过氧化苯甲酰(化学纯、北京化工厂);层析用硅胶H 型,10～40μ(青岛海洋化工厂);甲醇、苯、甲苯、乙苯、二甲苯(m -,o -)以及其它试剂(分析纯、天津化学试剂二厂).收稿日期:2004206214; 修订日期:2004208212.作者简介:魏黎明(1979-),女,硕士研究生,主要从事气相色谱的研究.第10卷第4期2004年12月分析测试技术与仪器ANA LY SIS AND TESTI NG TECH NO LOGY AND I NSTRUME NTS V olume 10Number 4 Dec.20041.2 试剂的处理和配制1.2.1 过氧化苯甲酰纯化和配制将化学纯的过氧化苯甲酰在乙醇和水的混合溶液中重结晶,以甲苯为溶剂配制100g/L 的过氧化苯甲酰溶液,该溶液将作为原位反应的引发剂.1.2.2 二乙烯基苯的处理为防止工业品的二乙烯基苯发生聚合反应,一般向其中加入定量阻聚剂.为除去二乙烯基苯中的阻聚剂(特丁基邻苯二酚,T BC ),可以采用碱洗和过硅胶柱的方法进行处理,最终得到淡黄色二乙烯基苯溶液.1.2.3 BTEXs 标准溶液的配制将苯、甲苯、乙苯、间二甲苯、邻二甲苯溶于甲醇中,配制1g/L 标准储备液,低温保存.根据实验需要用蒸馏水稀释配制一系列的标准水样.1.2.4 色谱条件色谱柱:SE 254石英毛细管柱(25m ×0.25mm ,i.d.,0.33μm )(中国科学院兰州化学物理研究所色谱中心).分析BTEXs色谱柱升温程序:50℃(5min )5℃/min100℃(2min );分流比:12∶11.3 有机多孔聚合物涂层的制备将石英纤维用丙酮处理1～2h ,以除去表面保护涂层1～2cm ,再经过粗糙化处理后使用.在样品瓶中加入定量二乙烯基苯、稀释剂、致孔剂、交联剂配制成一定浓度的悬浮溶液,再加入0.5%的过氧化苯甲酰作为引发剂.将处理后的纤维浸入悬浮液中,80℃搅拌下反应10h ;反应结束后,在纤维表面形成一层白色固定相,在室温下干燥24h.最后将其在氮气保护下,采用程序升温进行活化处理,最终温度230℃老化3h.2 结果与讨论2.1 有机聚合物涂层的表面形貌采用JS M 25600LV 型扫描电子显微镜扫描观察了纤维表面的有机聚合物涂层的表面形貌,分别见图1.由图1(a )观察到在纤维表面形成了有机聚合物小球,大小基本均匀,最大的粒径约为1.3μm.图1 有机多孔聚合物涂层扫描电镜图Fig.1 Scanning electron micrograph of organic polymericporous coating taken by gold coating with m agnification (a)10,000-fold (b)5,000-fold and 20-KV acceleration.在图1(b )中,看到形成的涂层表面部分发生了有机聚合物小球的堆积现象,因此在制备过程中还应提高其合成以及与纤维键合质量以达到粒径均匀、表面平整的涂层.2.2 单体在原位悬浮溶液中的含量与其所制备涂层的萃取量间的关系 作为SPME 的聚合物涂层,既要在物理和化学性能上达到要求,又应对待分析物有良好的萃取性能,为此考察了在二乙烯基苯的含量不同时所制备的涂层对苯系物萃取效率的影响,寻找有机多孔聚合物涂层具有最佳萃取效果时,原位悬浮液中二乙烯基苯的含量,见图2.由图2可知,当二乙烯基苯的含量较低时,纤维表面很难形成聚合物涂层.随二乙烯基苯含量的增加,涂层对苯系物的萃取效率将同时增加,这符合“相似相溶”原理;但当其含量高于30%后,涂层的萃取效率却发生了下降,这可能因为322第4期 魏黎明,等:采用原位聚合法制备固相微萃取涂层的初步研究二乙烯基苯含量的增加,使得聚合物的硬度、脆性增加,乃至接近玻璃态不易形成涂层,因此优化最佳制备含量为30%.2.3 对水体基质中苯系物的萃取分析用自制的有机多孔聚合物涂层为萃取头,采用HS2SPME2G C联用技术,分析水体基质中的BTEXs(1mg/L).由图3可见,该涂层对于甲醇 图2 单体在原位悬浮溶液中的含量与其所制备涂层萃取量之间的关系Fig.2 E ffects of monomer contents in in-situ suspend solu2 tion on extraction yield in aqueous samples(BTEX s1mg/L) extraction time:20min;extraction temperature:30℃;desorption time:2min;desorption temperature:250℃图3 采用有机聚合物涂层萃取分析水体基质中的BTEX s(1mg/L)的气相色谱谱图Fig.3 G C chrom atogram of BTEX s extracted by the organic polymeric porous coating in aqueous sample(1mg/L)E xtraction time:10min;extraction temperature:30℃;desorption time:2min;desorption temperature:250℃.P eak identification:1.solvent meth anol;2.benzene;3.toluene;4.ethylbenzene;5.m2xylene;6.O2xylene.(99.9%)的吸附量远小于其它BTEXs分析物(011%)的吸附量;这可以用“相似相溶”原理解释,即二乙烯基苯形成的交联有机聚合物所具有的多苯环结构,有利于与BTEXs发生π-π作用进行萃取.同时色谱峰发生了明显的拖尾现象,这是由于该涂层对苯系物具有较强的吸附能力,所以在热脱附过程中分析物发生了纵向扩散,从而产生了色谱峰拖尾现象.在今后的研究实验中,应继续研究涂层的选择吸附能力以及如何避免色谱峰发生拓宽、拖尾现象.3 结论通过原位聚合反应制备有机多孔聚合物涂层的初步探索性实验,发现该法制备过程简单,对苯系物具有较强的吸附萃取能力,有对水吸附低的优点;同时耐温高达250℃左右.但下步的实验中还需继续探索其特性,并更进一步优化其制备过程的各种参数.参考文献:[1] Tuduri L,Desauziers V,Fanlo J.P otential of s olid phasemicroextraction fibers for the analysis of v olatile organiccompounds in air[J].J Chromatogr Sci,2001,39(12):5212529.[2] H ollis O L.Separation of gaseous mixtures using porous pol2yaromatic polymer beads[J].Anal Chem,1966,38(2):3092316.[3] Shen T C.A new method for the preparation of polymericporous layer open tubular columns for G C application[J].JMicosep,1995,7(5):471\|475.[4] Dezeeuw J Rc M Denijs,P oraP LOT Q.A porous layer opentubular column coated with styrene-divinylbenzene copoly2mer[J].HRC,1988,111(3):1622167.[5] W ojcik A B.Preliminary results on the gas chromatographicevaluation of interpenetrating polymer netw orks preparedfrom porous polymer beads[J].J Chromatogr,1990,502(1):3932400.[6] H ollis O L.P orous polymer used in G C and LC[J].J Chro2matogr Sci,1973,11(7):3352341.422分析测试技术与仪器 第10卷Preliminary Study on the Porous Polymeric SPME CoatingPrepared by in 2situ PolymericationWEI Li 2ming ,LI Ju 2bai ,OU Qing 2yu(Lanzhou Institute of Chemical Physics ,the Chinese Academy of Sciences ,Lanzhou 730000,China )Abstract :A new method of preparing organic porous polymeric SPME coating by using a one -step in -situ polymeriza 2tion technique was described.The characteristics of the coating and the concentration of m onomer in preparing the coating were investigated and optimized.The porous coating showed high selectivity in the extracting and analyzing benzene ,toluene ,ethylbenzene and xylene (BTEXs )in aqueous sam ple.K ey w ords :in 2situ polymerization technique ;organic porous polymeric coating ;s olid phase microextraction Classifying number :O657.33请速订阅2005年《分析测试技术与仪器》如果您想了解当代分析测试领域的新进展与新动向交流分析测试研究的新理论与新成果开发分析测试研究工作的新技术与新方法扩展分析测试仪器的新用途与新功能研制分析测试的新仪器与新组件.........请您订阅向国内外公开发行的《分析测试技术与仪器》杂志,刊号ISS N 1006-3757C N 62-1123/O6,邮发代号:54-90,定价8元/册,全年定价32元.投稿请与《分析测试技术与仪器》编辑部联系,联系电话:(0931)4968280,E 2mail :fxcs @ ,联系人:张晓鸿,地址:甘肃省兰州市天水中路18号,中国科学院兰州化学物理研究所.522第4期 魏黎明,等:采用原位聚合法制备固相微萃取涂层的初步研究。