[发明专利]一种三维石墨烯磁性搅拌棒及其分析应用

说明书

本发明提供一种三维石墨烯磁性搅拌棒及其分析应用，制备方法为：称取氯化铁和四水合氯化亚铁，溶于超纯水和盐酸的混合液中，剧烈搅拌下滴加至氢氧化钠溶液中，离心分离，用盐酸中和产物Fe₃O₄纳米粒子中多余的阴离子，再次离心分离，加入水后超声形成Fe₃O₄水溶胶；配置氧化石墨烯分散液，将水溶胶加入氧化石墨烯分散液中，超声，加入亚硫酸氢钠还原剂，水热还原得均匀嵌入Fe₃O₄的化学还原氧化石墨烯水凝胶，烘干缩聚，制得三维石墨烯磁性搅拌棒。该搅拌棒具有强磁性和良好的吸附力，能用于有机氯的选择性萃取，无需搅拌棒载体制备和涂层涂覆过程，制备简便、环境友好、萃取效率高、机械性能好。

技术领域

本发明涉及一种实验器械，尤其是一种吸附型磁性搅拌棒，具体涉及一种三维石墨烯磁性搅拌棒及其分析应用。

背景技术

搅拌棒吸附萃取技术(SBSE)(Baltussen E.,Sandra P.,DavidF.,CramersC.Journal of Microcolumn Separations,1999,11(10):737-747)是在1999年由Baltussen首次提出的新型绿色微型化样品前处理技术，该技术是由固相微萃取技术(SPME)发展而来，利用萃取涂层对目标分析物的吸附亲和力或待测物在两相间的分配系数不同实现分离富集目标分析物的目的。SBSE兼具SPME回收率高、重现性好、灵敏度高等优点，在食品、环境以及生物样品等领域已有广泛应用，与SPME相比SBSE能够避免搅拌磁子与萃取涂层对目标分析物的竞争吸附，同时增加了萃取涂层的体积可以提高吸附容量，作为新型微型化的样品前处理技术在分析化学领域展现出广阔的应用前景。

现有的涂层搅拌棒制备大多以玻璃搅拌棒为载体，具体制备方式为：先烧制内封铁丝的玻璃毛细管棒，然后以活化过的玻璃毛细管棒为载体，通过物理粘附或者化学键合的方法将功能材料涂覆在玻璃毛细管棒外表面，得到最终的萃取涂层搅拌棒。这种以玻璃毛细管棒为载体的搅拌棒涂层制备方法普遍存在萃取涂层搅拌棒制备过程繁琐、功能材料不易涂覆在玻璃毛细管棒表面以及萃取涂层的机械性能一般等问题，因此需要研究吸附萃取材料物化性质稳定的新型涂层搅拌棒。

三维石墨烯(Li D.,Müller M.B.,Gilje S.Nature Nanotechnology,2008,3:101-105)是具有特定三维结构的石墨烯宏观组装体，可通过化学还原组装法、水热还原组装法以及模板催化沉积法等进行制备，依靠氧化石墨烯自身特有的表面官能团和化学性质，在化学还原剂或水热条件下还原氧化石墨烯使片层之间连接重组，从而构筑成具有三维多孔结构的宏观石墨烯材料。这种3D结构的石墨烯材料都具有相互连通的孔道和丰富的空隙结构，使其拥有独特的性质，如柔韧性、多孔性、高比表面积、突出的电子传递性能以及快的传质速率等。将磁性材料如FeOOH纳米棒、Fe₃O₄等负载在3D石墨烯结构中，可制备得到3D石墨烯的磁性材料(Chen W.F.,Li S.R.Advanced Materials,2011,23(47):5679-5683)。

本发明设计合成了一种三维石墨烯磁性搅拌棒，并提供了其分析应用方法，该三维石墨烯磁性搅拌棒既保留了三维石墨烯多孔、大比表面、高吸附等优点，还兼具Fe₃O₄较强的磁性，可直接用于搅拌棒吸附萃取技术中，无需载体玻璃棒的制备和涂层的涂覆过程，在搅拌棒吸附萃取技术中有很好的应用潜力，目前还未有类似的文献报道。

发明内容

本发明提供了一种三维石墨烯磁性搅拌棒，该搅拌棒具有制备简单、环境友好、萃取效率高、机械性能好等优点，并提供了该三维石墨烯磁性搅拌棒的制备方法，最后将其应用于弱极性化合物的萃取，尤其是有机氯溶液的选择性萃取中，具有萃取选择性好、吸附效率高的优点。

本发明的技术方案如下：

一种三维石墨烯磁性搅拌棒的制备方法，包括以下步骤：