[发明专利]一种基于氧化石墨烯分散酸性硅胶填料、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种基于氧化石墨烯分散酸性硅胶填料、制备方法及应用，属于分析化学技术领域，所述填料的成分包括硅胶、硫酸和氧化石墨烯，所述硫酸和氧化石墨烯键合在硅胶表面。所述填料的制备方法，包括以下步骤：1)硅胶预处理：将硅胶烘烤，干燥、冷却至室温；2)向步骤1)预处理的硅胶中逐滴加入浓硫酸，振荡混匀至没有结块，得到含有硫酸的酸性硅胶；3)称取氧化石墨烯，加入去离子水、超声，制备氧化石墨烯分散液；4)将氧化石墨烯分散液喷涂于所述的酸性硅胶表面，振荡混匀至没有结块、过夜，所述固相萃取柱用于检测蔬菜中有机污染物残留。本发明的填料制备的SPE柱净化分离效果好，稳定性高。

技术领域

本发明属于分析化学技术领域，涉及一种基于氧化石墨烯分散酸性硅胶填料、制备方法及应用。

背景技术

持久性有机污染物(Persistent organic pollutants，简称POPs)，具有疏水性、持久性和生物富集性，易于在颗粒物和沉积物中吸附以及在生物体中富集并可以在环境中长距离迁移。POPs在环境中难降解，滞留时间长。研究表明大气、水体、土壤中的痕量POPs可通过食物链对人类和高级生物的健康造成危害，毒理学的研究也证明POPs在动物和人体中会长期累积，并通过食物链和生物放大作用向人体转移，影响人体健康，同时可能存在潜在的致癌性。因此蔬菜中痕量POPs的分析检测尤为重要。

蔬菜中的有机污染物残留分析，样品净化至关重要。固相萃取(SPE)净化技术是一种新型的样品前处理技术，具有高效、快速、方便和高选择性等优点，被广泛应用于环境样品中污染检测的前处理过程中。蔬菜中有机污染物残留检测的前处理存在净化实验过程复杂、使用耗时长、有机溶剂用量大、灵敏度差等问题，同时，针对蔬菜中提取的污染物进行净化的固相萃取柱，如何选择合适的填料提高除杂效率至关重要，因此开展此方面的相关研究是很有意义的。

氧化石墨烯(Graphene oxide，简称GO)是一种新型碳质纳米材料，由于其环保、吸附性能优异、表面积大、羟基(-OH)、环氧基团(-O-)、羧基(-COOH)等官能团众多，被广泛用作吸附剂材料。氧化石墨烯基材料在吸附方面具有显著的应用潜力。以石墨烯溶胶-凝胶涂层为吸附剂的固相微萃取(SPME)已成功用于环境样品中多溴二苯醚的测定。基于硅胶或改性硅胶的碳材料将为固相萃取技术提供一类新的、高性能的吸附剂，将其应用于环境中各种痕量有机污染物及代谢产物的检测前处理，其应用潜力巨大，发展前景广阔。

经检索，现有技术中存在相关的申请案，如中国专利申请号CN201210416516.5，公开日为2013年1月16日的申请案公开了一种基于石墨烯键合硅胶固相萃取柱，用于环境水样中有机污染物的富集分离。该石墨烯键合硅胶填料以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为交联剂，将石墨烯键合到硅胶表面，然后将产物石墨烯键合硅胶颗粒均匀填充于固相萃取柱内，得到石墨烯键合硅胶固相萃取柱。用多环芳烃类化合物萘、苊烯、芴、菲、荧葱、芘对该固相萃取柱的各项性能指标进行了测试，结果表明该固相萃取柱具有很好的萃取效率，重现性和稳定性。该石墨烯键合硅胶兼具石墨烯的大比表面积、强的π电子吸附能力和高的萃取容量，以及硅胶稳定的机械性能和好的吸附能力。此外，本发明所提供的石墨烯键合硅胶固相萃取柱制备成本低，操作简单，适合于大体积水样中低浓度有机污染物的预处理，在环境有机污染物的富集分离方面具有很好的应用前景。

经检索，现有技术中存在相关的申请案，如中国专利申请号CN201710703401.7，公开日为2017年10月20的申请案公开了一种石墨烯/硅胶固相萃取材料及其应用，该申请案提供了一种通过静电吸附技术制备的石墨烯/硅胶固相萃取材料，该石墨烯硅胶固相萃取材料借助于π-π键作用及静电吸附与含苯环的氨基甲酸酯类农药之间的相互作用，实现了对植物及农产品中氨基甲酸酯类农药良好的吸附，通过回收实验证明该材料农产品对氨基甲酸酯类农药具有吸附速度快、吸附效率高，检测重现性好，萃取材料稳定性高，适用范围广等优点，具有很好的应用前景。

虽然上述以石墨烯键合硅胶为填料的固相萃取柱具有较强的吸附能力，然而由于分析样品的复杂性和基质中杂质峰的干扰效应，存在稳定性能较差的问题。