[发明专利]一种基于沸石咪唑骨架材料ZIF-8的固相微萃取纤维及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种基于沸石咪唑骨架材料ZIF‑8的固相微萃取纤维及其制备方法与应用，属于固相微萃取涂层材料技术领域。本发明通过水热法、室温搅拌法或球磨法合成得到沸石咪唑骨架材料ZIF‑8，而后采用溶胶凝胶技术将其固定在刻蚀的不锈钢丝上，得到基于沸石咪唑骨架材料ZIF‑8的固相微萃取纤维。本发明制备得到的基于沸石咪唑骨架材料ZIF‑8的固相微萃取纤维涂层更薄、萃取效果更佳、使用寿命更长且热稳定性更高，可同时萃取水中16种多环芳烃(PAHs)和11种硝基多环芳烃(NPAHs)，回收率和检测限满足痕量分析的检测要求。

技术领域

本发明属于固相微萃取涂层材料技术领域，更具体地说，涉及一种基于沸石咪唑骨架材料ZIF-8的固相微萃取纤维及其制备方法与应用。

背景技术

固相微萃取(Solid phase microextraction，SPME)由加拿大科学家Belardi与Pawliszynl于1989年率先提出。近年来，该技术被广泛应用于不同领域的样品前处理，如环境、食品、药物等。固相微萃取技术不需要大量的有机溶剂，萃取、解吸、进样一体化的操作极大的简化了前处理和分析过程。该技术的核心是萃取纤维，优异的萃取纤维不仅能延长使用寿命，还能提高目标物的富集能力。

目前，商品化的萃取纤维主要来自Supelco公司，如100μm聚二甲基硅氧烷(PDMS)、7μm聚二甲基硅氧烷(PDMS)、65μm聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯(PDMS/DVB)等。但是上述纤维价格昂贵、机械强度差且易发生溶胀，越来越多的研究者开始进行自制涂层的研发，以提高纤维的性能。

经检索发现，中国专利申请公布号CN 109589917A，公布日：2019年4月9日的发明专利申请公开了一种基于双层中空氧化锌/碳材料的固相微萃取纤维的制备方法。所述方法以锌基金属有机框架纳米立方体材料ZIF-8为基体，通过刻蚀和热解的方法制得具有独特结构和组分的双层中空氧化锌/碳材料，然后涂覆在不锈钢丝表面，形成固相微萃取纤维。该发明的固相微萃取纤维中，高度分散的氧化锌和碳组分能提供丰富的吸附位点，双层中空形貌保证了其对分析物的敏感性萃取，对不同极性有机物都有比较高的萃取效率，并且检测限低，重复性和再现性好，但该固相微萃取纤维是通过先制备得到双层中空的氧化锌/碳复合材料(ZnO/C)，然后涂覆在不锈钢丝表面上形成的，这种将涂层材料固定在基底表面上的涂覆法使得涂层厚度较厚，且在长期使用过程中涂层易发生脱落。

此外，中国专利申请公布号CN 106622183 A，公布日：2017年5月10日的发明专利申请公开了一种新型固相微萃取纤维的制备方法及固相微萃取纤维，该发明按照蚀刻-有机溶剂超声清洗、烘干-制备混合溶液A-制备溶胶溶液B-将不锈钢丝依次浸入混合溶液A和溶胶溶液B涂覆-老化-去除毛细管的工艺步骤，最终制备得到新型固相微萃取纤维。与传统涂覆法相比，该发明制备得到的固相微萃取纤维具有涂层牢固、萃取效率高的优点，但该发明并未对固相微萃取纤维的厚度和稳定性进一步研究。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有固相微萃取纤维的涂层厚、易脱落、稳定差、萃取效率低等问题，本发明提供一种基于沸石咪唑骨架材料ZIF-8的固相微萃取纤维及其制备方法与应用。本发明包括对不锈钢丝进行刻蚀，得到表面粗糙的不锈钢丝刻蚀段；采用水热法、室温搅拌法或球磨法合成得到沸石咪唑骨架材料ZIF-8；而后加入正硅酸乙酯、聚甲基氢硅氧烷和95％三氟乙酸水溶液得到混合溶液，将不锈钢丝的刻蚀段插入到混合溶液，混合溶液中的反应物在不锈钢丝的刻蚀段上反应生成ZIF-8凝胶涂层纤维；将不锈钢丝拉出，对ZIF-8凝胶涂层纤维烘干、干燥，得到基于沸石咪唑骨架材料ZIF-8的固相微萃取纤维。本发明的基于沸石咪唑骨架材料ZIF-8的固相微萃取纤维涂层更薄、萃取效果更佳、使用寿命更长且热稳定性更高。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：