[发明专利]一种共价有机骨架化合物固相微萃取涂层的简单快速制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种共价有机骨架化合物固相微萃取涂层的简单快速制备方法及应用，在石英纤维上快速形成共价有机骨架化合物涂层。整个合成过程所需装置极其简单；方法是：把石英纤维胺基功能化，让表面胺基功能化后浸渍研磨好的材料前驱体，重复上述操作几次后经过简单烘培、清洗涂层即可获得。本发明合成方法操作简单、所需装置少、无需有机溶剂，利用该方法可以快速制备耐高温、耐溶剂、耐酸碱、高比表面、孔径可控、厚度可控的共价有机骨架化合物固相微萃取涂层。之后应用该萃取涂层对水中环境污染物多氯联苯进行富集偶联气象色谱‑质谱进行检测发现具有很好的富集效果，表明在环境等领域有着很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种共价有机骨架化合物固相微萃取涂层的简单快速制备方法及应用。

背景技术

固相微萃取技术（SPME）是1990年由加拿大Pawliszyn教授首次提出的一种快速样品预处理技术。与传统技术相比，固相微萃取技术实现了富集、分离、检测一体化，大大缩短了样品前处理的时间和简化了繁琐的样品前处理操作流程，大大减少了对有机溶剂的使用。具有高灵敏度、操作过程简单、成本低等特点，可用于快速有效地分析样品中痕量有机物。SPME的诸多优点使其被应用在环境、食品、生物等各个领域。目前商品化的纤维涂层主要有聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯(PDMS/DVB)、聚丙烯酸酯（PA）等高分子及其复合材料涂层。这些商品化萃取纤维已被广泛应用，但仍然存在一些不可避免的挑战。例如，热稳定和耐溶剂稳定性差、涂层选择有限、价格昂贵等局限性。为了攻克以上不足，近年来越来越多的研究者们致力于开发新型的、具有性能优良的SPME纤维涂层。

共价有机骨架（Covalent-Organic Frameworks，COFs）材料，是由一种或两种，甚至多种有机配体通过共价键相互作用自组装形成的多孔材料。这类材料具有高的比表面积、孔道尺寸可控、高的热稳定性、优异的抗溶剂稳定性、抗酸碱性、可进行后修饰等诸多优点。目前COFs也在分析化学邻域中得到广泛的运用，比如在固相微萃取技术领域取得了很好的应用和发展。目前制备COFs涂层方法有许多种，为了保证制备的固相微萃取的COFs涂层的均匀性和牢固性，利用原位生长COFs涂层是最为可靠的选择。通常在纤维上原位合成COFs涂层不仅需要在毒性较强的有机溶剂中合成，合成时间周期长，而且成功率低等存在许多缺点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，旨在提供一种简单快速的共价有机骨架化合物固相微萃取纤维涂层的制备方法。该固相微萃取纤维涂层的制备采用研磨、涂覆、烘焙等简单操作流程，原位合成方法制备共价有机骨架（COFs）材料作为萃取纤维的涂层，合成方法简单、无有机溶剂化、经济、节约时间、涂层厚度可控，使得合成性能良好的COFs涂层纤维成为可能，且制备的涂层具在环境污染物的前处理过程中发挥着优异的作用。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

共价有机骨架化合物固相微萃取涂层的简单快速制备方法及将其应用于样品前处理的具体操作过程：

1. 一种共价有机骨架化合物固相微萃取涂层的简单快速制备方法，其包括以下步骤：

1.1 石英纤维的预处理

（a）：取一根长度为20 cm，内径120 μm的石英纤维，将前端3 cm部分浸入丙酮溶液中10 min，剥除纤维表面的聚酰亚胺涂层，去离子水清洗三次，晾干；（b）：将裸露的石英部分浸入浓度为1 M的氢氧化钠溶液中活化1 h，使表面暴露出大量的硅羟基，然后用去离子水洗三次，再浸入0.1 M的盐酸溶液中15min，除去残余碱液，去离子水清洗，直到纤维表面程中性，干燥备用；

1.2石英纤维的胺基功能化

将步骤1）预处理后的石英纤维浸于3-氨丙基三乙氧基硅烷溶液中24小时，取出后再在120℃下反应30min，使石英纤维表面带有大量胺基官能团，最后用乙醇和水洗涤，干燥备用；