[发明专利]高容量磁性介孔硅胶固相萃取剂的制备及应用

说明书

技术领域

本发明属于化学分析测试仪器设备领域，涉及一种新型的用于富集和/或分离环境水样中有机污染物的磁性介孔硅胶材料萃取剂。 

背景技术

固相萃取是目前应用广泛的较新型的环境样品前处理方法，具有萃取时间短、回收率高、富集倍数高和有机试剂消耗少等优点。目前较为常用的固相萃取剂是键合有机基团的硅胶，但由于硅胶颗粒粒径较大，所以萃取效率和萃取容量不高。为了提高萃取效率和萃取容量，粒径更小，具有高比表面积的纳米材料作为固相萃取剂被应用于环境样品中痕量污染物的分析，并通过引入超顺磁性的方式制备了表面修饰的磁性纳米颗粒萃取剂，成功地解决了因纳米粒子粒径过小，进行固相萃取时存在的固-液分离困难的问题，相关文献请参考Y.S.Ji，X.Y.Liu，M.Guan，C.D.Zhao，H.Y.Huang，H.X.Zhang，C.M.Wang.Journal of Separation Science 32(2009)2139-2145；B.Zargar，H.Parham，A.Hatamie.Talanta.77(2009)1328-1331；以及C.F.Hu，L.Jia，Q.Q.Liu，S.Zhang.Journal of Separation Science 33(2010)2145-2152。 

然而，表面修饰的磁性纳米颗粒作为固相萃取剂也存在一些问题，由于其表面具有很强的疏水性而在水溶液中很容易团聚，形成微米粒径的团聚体，使其有效表面积和萃取能力大为降低；而且水样中的天然有机质也容易与表面的功能基团作用而附着在其表面上使之污染，严重干扰目标污染物的萃取，所以在从大体积复杂水样中选择性萃取目标污染物时仍然存在一定困难。 

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种用于富集和/或分离环境水样中有机污染物的磁性介孔硅胶材料萃取剂。 

本发明的另一个目的在于，提供所述型磁性介孔硅胶材料萃取剂的制 备方法。 

本发明的目的是采用以下技术方案实现的。 

一方面，本发明提供了一种磁性介孔硅胶颗粒萃取剂，其包括作为核心的磁性硅胶颗粒，作为壳层的介孔硅胶层和介孔硅胶内外表面修饰的疏水基团。 

在本发明的一个优选实施方案中，所述作为核心的磁性硅胶颗粒中的磁性纳米颗粒选自Fe₃O₄和γ-Fe₂O₃等，优选为Fe₃O₄。 

在本发明的一个优选实施方案中，所述作为核心的磁性硅胶颗粒中的硅胶选自四乙氧基硅烷(TEOS)水解获得的硅胶和偏硅酸钠水解获得的硅胶，优选为TEOS水解获得的硅胶。 

在本发明的一个优选实施方案中，所述磁性介孔硅胶颗粒的介孔硅胶壳层制备时所用的表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠等，优选为十六烷基三甲基溴化铵。 

在本发明的一个优选实施方案中，所述用于修饰介孔硅胶壳层内外表面的疏水基团选自十八烷基、辛基和苯基等，优选为十八烷基；更优选地，所述十八烷基得自十八烷基硅烷化试剂，该十八烷基硅烷化试剂优选自十八烷基三乙氧基硅烷、十八烷基三氯硅烷和一氯二甲基十八烷基硅烷等，更优选为十八烷基三乙氧基硅烷。 

另一方面，本发明提供所述磁性介孔硅胶颗粒萃取剂的制备方法，包括以下步骤：(1)制备磁性纳米颗粒，并对其表面进行离子化修饰；(2)将步骤(1)所制备的磁性纳米颗粒包埋在硅胶中，制得磁性硅胶颗粒；(3)在步骤(2)所制备的磁性硅胶颗粒表面包覆介孔硅胶壳层；(4)使用硅烷化试剂对步骤(3)所制备的磁性介孔硅胶颗粒的介孔硅胶壳层的内外表面进行疏水化修饰。 

在本发明的一个优选实施方案中，所述作为核心的磁性硅胶颗粒中的磁性纳米颗粒选自Fe₃O₄和γ-Fe₂O₃等，优选为Fe₃O₄。 

在本发明的一个优选实施方案中，Fe₃O₄磁性纳米颗粒的制备方法包括共沉淀法、水热氧化法、水热还原法，溶剂热法等，优选为共沉淀法。 

在本发明的一个优选实施方案中，在步骤(1)中Fe₃O₄磁性纳米颗粒表面的离子化修饰可采用柠檬酸钠修饰和油酸钠修饰等，优选为柠檬酸钠修饰。