[发明专利]一种基于石墨烯键合硅胶固相萃取柱及其制备方法与应用

说明书

技术领域

    本发明涉及分析化学的样品前处理技术领域，具体来说是涉及一种基于石墨烯键合硅胶的固相萃取柱及制备方法，主要用于富集和分离环境水样中的有机污染物。

背景技术

环境样品基质一般具有多样性和复杂性，很多样品中的目标污染物的浓度比较低，作为环境监控的主要对象，获取准确可靠的数据，对样品进行预富集与净化已经成为一个关键环节。目前有关样品前处理的技术研究比较多，如固相萃取，液相萃取，超临界流体萃取和微波辅助萃取等。其中固相萃取具有成本低、操作简单、快速、易于自动化、使用有机溶剂少、对环境的二次污染少等优点，已经成为目前环境样品中有机污染物预处理的主要技术手段。

固相萃取的性能主要跟填料的特性相关。硅胶作为一种常用的无机吸附材料，具有较高的活性和广泛的用途。它具有许多同类材料难以比拟的特点：吸附性能高，热稳定性好，化学性质极为稳定，除了强碱、氢氟酸外不与任何化学物质发生反应；与此同时，硅胶还具有较高的机械强度，不易破碎，不溶胀，容易再生等优点。由于粒子间互相堆积所形成的大量硅胶孔隙，使其自身具有很大的表面积，因此硅胶常用作多孔吸附剂。但是单一通过硅胶表面的吸附直接用于对于低浓度物质的分离富集，很难得到满意的效果。因此为了进一步提高硅胶的吸附性能和选择性，扩大其应用范围，人们常对硅胶加以改性，并取得了较好的效果。

C18键合硅胶发展较早，对大多数化合物有较好的富集效果，应用比较广泛。这种材料对于大多数无机金属离子和有机化合物具有一定的选择吸附能力，但是对于较低浓度物质的富集效率并不高。为了更好扩大固相萃取的应用，对于新型固相萃取剂的研究与开发一直是环境与分析领域的研究热点之一。

石墨烯是近年来广受关注的无机碳纳米材料。它具有较大的比表面积和较强的机械性能。在石墨烯片层表面有大量的共轭π电子，能产生较强的静电吸附，同时石墨烯是一个平面二维结构，上下两面都可以接触到目标物，可以有效提高其萃取效率，近年已被用于固相萃取柱的制备。然而由于石墨烯具有较强的表面能，自身易发生团聚现象，严重堵塞萃取柱，给目标物的萃取和洗脱带来不便。

      因此，提供一种能够将石墨烯料共价键合到硅胶上，制备出一种新型固相萃取柱，解决单纯用石墨烯制备萃取柱时由于石墨烯团聚产生的难于洗脱分析物的问题。并且制备方法操作条件简单，对仪器设备要求低，制备成本低，在环境中有机污染物的萃取方面具有较好的应用前景。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于石墨烯键合硅胶的新型固相萃取柱及其制备方法，能够用于富集和分离环境水样中的有机污染物。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于石墨烯键合硅胶固相萃取柱，所述的固相萃取柱的基质为石墨烯键合硅胶复合物，固相萃取填料主要包括石墨烯，作为交联剂的3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和作为载体的硅胶；

所述的硅胶为颗粒状，粒径为47~74微米、74~165微米、245微米；

所述的一种基于石墨烯键合硅胶固相萃取柱，其制备方法具体步骤如下：:

(1) 按hummers 法制备氧化石墨，并超声剥离得到氧化石墨烯的分散液； 

(2) 将硅胶加入到盐酸溶液中反应，得到预处理硅胶；

(3) 将预处理硅胶与硅烷化试剂3-氨丙基三乙氧基硅烷反应，得到二次处理硅胶；

(4) 将二次处理硅胶与氧化石墨烯分散液混合反应得到氧化石墨烯键合硅胶；

(5) 将氧化石墨烯键合硅胶用硼氢化钠还原得到石墨烯键合硅胶；

本石墨烯键合硅胶固相萃取柱应用于富集分离环境水样中有机污染物；

所述的有机污染物选自多环芳烃类化合物；

所述的多环芳烃类化合物选自萘、苊烯、芴、菲、荧葱、芘。