[发明专利]氟化石墨烯材料的应用及基于氟化石墨烯萃取涂层的固相微萃取探针和吸附萃取搅拌棒

说明书

本发明公开了氟化石墨烯材料的应用及基于氟化石墨烯萃取涂层的固相微萃取探针和吸附萃取搅拌棒，本发明提供了氟化石墨烯材料在制备萃取涂层中的应用，本发明利用氟化石墨烯具有溶剂稳定性好，吸附能力强等优点，可用作SPME和SBSE涂层，应用在制备萃取涂层中。本发明还提供了基于氟化石墨烯萃取涂层的固相微萃取探针和吸附萃取搅拌棒的制备方法及其应用，本发明在石墨烯中引入氟原子制得氟化石墨烯，使材料比表面能低，疏水性好，对大多有机污染物有良好的萃取性能，将该材料作为固相微萃取和搅拌棒吸附萃取的涂层材料，耐有机溶剂冲洗，适用范围广，制备过程简单，厚度可控。

技术领域

本发明属于材料和痕量分析技术领域，具体涉及氟化石墨烯材料在制备萃取涂层中的应用，以及基于氟化石墨烯萃取涂层的固相微萃取探针和吸附萃取搅拌棒及其在测定环境典型痕量有机污染物中的应用。

背景技术

对于环境水体中的痕量有机污染物，目前主要采用固相萃取法(solid phaseextraction，SPE)，但SPE是一种耗竭性萃取，萃取容量必须低于萃取剂的保留能力，但实际样品种类复杂，浓度差异大，很难保证不超过萃取柱的萃取容量，且SPE整个操作步骤多，溶剂容量较大，萃取柱价格不菲、使用成本高。因此，研究者积极开展各种非耗竭性的微萃取技术，常见的有固相微萃取(solid phase microextraction，SPME)、搅拌棒吸附萃取(StirBar Sorptive Extraction，SBSE)、微固相萃取、分散固相微萃取等，但除了固相微萃取和搅拌棒吸附萃取外都仅限于实验室，其他都没有进入商品生产，因此重复性、稳定性等无法确保。其中 SPME集采样、浓缩、进样于一体，无需萃取溶剂，样品量少，对系统干扰少，应用最为广泛。现已应用于环境样品、药物分析、食品检测等领域。对于SPME 技术，涂层是固相微萃取技术的核心。商品化SPME固定相种类有限，多是基于聚二甲氧基硅氧烷(PDMS)的涂层，主要用于非极性或弱极性小分子化合物，大多数涂层耐有机溶剂冲洗能力较差，与液相联用受限，极大的限制了它的应用范围。此外，SPME大多为熔融石英基体，使用寿命短(40～100次)，虽然现在有少量金属基体的商用SPME纤维，寿命得到提高(100-200次)，但种类少，价格不菲，(约800元/支)。因此，研究者积极探寻SPME新型涂层，如碳纳米管、导电高分子材料、离子液体、金属有机化合物等材料。常用的方法有溶胶凝胶法、电化学沉积法、电纺丝等方法，但这些方法存在重现性差、操作难度大、涂层稳定性差等缺点。因此发展高效、稳定的涂层及制备方法将有利于扩展 SPME的进一步应用。

对于SPME涂层最厚的100μm SPME萃取纤维的涂层体积大约0.6μL，而涂层厚、解析时间长、可能有记忆效应，涂层薄、萃取容量不够。因此在SPME基础上，Baltussen等提出了一种新的样品预处理技术SBSE，它由10mm涂有PDMS 的搅拌棒构成，相比SPE快速、便捷、经济、绿色。在水中搅拌时，搅拌棒能将待测有机组分萃取并富集到PDMS萃取相，再通过热解吸或溶解解吸的方法进行色谱、质谱分析。SBSE萃取相体积是SPME的50-250倍，萃取回收率更好，已用于多环芳烃、多氯联苯、烷基酚等有机化合物的富集。该技术也存在一定的缺点：1、在搅拌过程中，由于涂层与样品瓶底旋转摩擦，造成涂层的损耗，从而带来重现性等问题。2、涂层材料种类有限，目前商品化涂层只有Gerstel推出的PDMS，PDMS涂层只能吸附非/弱极性有机污染物，因此只能跟气相联用，配备可自动控制的热脱附装置，以及与之配套的冷柱头聚焦装置或程序升温汽化进样口(PTV)，设备购置费用和操作复杂性成为SBSE技术推广的阻力，极大的限制了它的应用范围；由于而对于水体中大量的极性污染物如药物、个人护理品等无能为力，因此急需拓展在液相上的应用，而SBSE与液相联用无法全进样，只能微体积洗脱后进样，因此浓缩倍数受到一定限制，亟需扩展涂层种类，简化制备方法，提高萃取容量，提高灵敏度。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供了氟化石墨烯材料在制备萃取涂层中的应用，本发明利用氟化石墨烯具有溶剂稳定性好，吸附能力强等优点，可用作SPME和SBSE涂层，应用在制备萃取涂层中。