[发明专利]一种不锈钢萃取搅拌棒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不锈钢萃取搅拌棒及其制备方法，属于分析化学领域。

技术背景

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。由于石墨烯中各碳原子间的连接柔韧性很强，当施加机械力时，碳原子面会弯曲变形，碳原子不必重新排列来适应外力而保持其晶体的结构稳定。这种特性使石墨烯具有极好的机械、光学和电学性能。目前，石墨烯的应用领域十分广泛，如场效应晶体管、传感器、储能、超级电容等。石墨烯还具有很大的比表面积，高达2700 m²/g ([1] Chen, G.; Weng, W.; Wu, D.; Wu, C.; Lu, J.; Wang, P.; Chen, X. Carbon 2004, 42, 753-759)，因此，将石墨烯用作萃取材料可获得高的萃取和富集效率。

搅拌棒吸附萃取是一种简单的样品吸附和解吸附技术。萃取材料固定于搅拌棒上，样品在搅拌棒自身搅拌过程中通过吸附、分配等作用而萃取，萃取后，可直接通过加热、搅拌或超声等过程来解吸附。通常搅拌棒由三部分构成：磁性内芯、玻璃套层以及萃取材料层。该装置存在的问题是制备较复杂，在搅拌和脱附过程中玻璃层也容易被破坏。不锈钢棒可在磁场作用下自发搅拌，以此为基底制备搅拌棒，可省去制作的步骤，可以不使用较脆的玻璃套层。另外，不锈钢棒廉价易得，坚固耐用，是理想的搅拌棒基底材料。目前的问题在于不锈钢是化学惰性的，难以将萃取材料固定在不锈钢棒上。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种普遍适用的、稳定的萃取搅拌棒的制备方法。

本发明为解决上述问题提出的技术方案为：

一种不锈钢萃取搅拌棒的制备方法，包括以下步骤： 

1）将多巴胺溶于Tris缓冲液中，形成多巴胺浓度为1~2 mg/mL的混合溶液，调节其pH值为8.5~9，通入氧气，搅拌至其呈淡红褐色，形成氧化多巴胺碱性溶液；

2）将不锈钢棒浸渍于步骤1）制得的氧化多巴胺碱性溶液中，洗涤，烘干，即得聚多巴胺修饰的不锈钢棒；

3）将步骤2）制备的聚多巴胺修饰的不锈钢棒浸入浓度为1~2 mg/mL的氧化石墨烯水溶液中，密封后加热反应6~10 h，干燥，即得不锈钢萃取搅拌棒。

所述不锈钢棒的直径为0.5~2 mm，长度为3~5 cm。

所述步骤2）中的浸渍时间为10~15 h。

所述步骤3）中的加热反应为60~65℃水浴加热反应。

所述步骤3）中的干燥条件为：干燥温度65~75℃，干燥时间2~3h。

所述的步骤3）之后，还有以下步骤：将步骤3）所制备的不锈钢萃取搅拌棒替代步骤2）中的不锈钢棒依次重复步骤2）与步骤3）。

一种利用上述方法制备的不锈钢萃取搅拌棒，包括不锈钢棒芯和石墨烯层，所述石墨烯层通过聚多巴胺键合在不锈钢棒芯上。

所述石墨烯层的层数大于等于1，所述石墨烯层与石墨烯层通过聚多巴胺键合。

本发明的制备过程示意图如图1所示。本发明基于海蚌仿生的聚多巴胺修饰法，海蚌可通过粘连蛋白附着于岩石上，而聚多巴胺为其粘连蛋白的主要成分；有此性质基于仿生得到的聚多巴胺也具有较好的表面吸附性能。多巴胺可在弱碱性条件下发生聚合，形成的聚多巴胺一端连有稳定邻苯二酚，另一端连有氨基，邻苯二酚与不锈钢材料共价键合，氨基可与氧化石墨烯上的环氧基和羰基反应，实现石墨烯在不锈钢棒上的固定。石墨烯修饰的不锈钢棒进一步用于搅拌棒吸附萃取，与高效液相色谱联用，用于特定化合物的高效富集与分析。可以用于土壤和烧烤样品中多环芳烃类化合物的前处理和定量分析。

本发明中不锈钢萃取搅拌棒的制备方法，具有如下优点：

（1）不锈钢棒廉价易得，坚固耐用，用作搅拌棒吸附萃取基底材料增强了萃取的稳定性，和分析结果的可靠性。

（2）不锈钢材料化学惰性强，难以修饰，本发明采用简单的溶液反应进行修饰，实现了石墨烯在不锈钢棒上的共价键合。与非共价的修饰和物理涂覆相比，该萃取柱上石墨烯层的稳定性显著提高。

附图说明

图1为不锈钢萃取搅拌棒的制备过程示意图。

图2为多层石墨烯修饰的不锈钢萃取搅拌棒的扫描电子显微镜图，图a为放大500倍的扫描电子显微镜图，图b为放大5000倍的扫描电子显微镜图。