[发明专利]一种电场驱动固相微萃取纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种电场驱动固相微萃取纤维及其制备方法和应用，属于分析检测领域。本发明通过在金属纤维上原位溶剂热生长COF‑DQTP薄膜，构建一种固相微萃取纤维，该固相微萃取纤维能够对质子化或去质子化分析物实现高效的萃取富集，且具有非常好的萃取纤维的稳定性与重现性。其中，以BPA为例，利用本发明萃取富集方法进行前处理，然后进行气相检测，所得标准曲线的线性相关系数R²为0.9911，线性范围在0.05‑10μg·mL^‑1，检测限达0.015μg·mL^‑1。同时，加标回收率在88.59％‑117.96％范围内，相对标准偏差为1.19％‑7.75％，表明本发明方法可快速提取和准确测定实际样品中的目标物。

技术领域

本发明具体涉及一种电场驱动固相微萃取纤维及其制备方法和应用，属于分析检测领域。

背景技术

固相微萃取（SPME）是一种独特的环境友好采样技术，具有分离富集分析物、无溶剂、操作简单等优点，常应用于环境、食品和生物领域中。在SPME的设计中，纤维涂层对SPME的灵敏度和选择性起到重要的作用。传统商用纤维会由于其易断裂、耐化学性差、选择性有限等原因不能满足多种分析物的检测要求。基于共价有机骨架（COF）的SPME纤维材料的开发已经得到广泛的关注。作为多孔晶体材料，COF具有可调的多孔结构、比表面积大、密度低、化学和热稳定性好等优点，使得COF成为SPME有效萃取污染物的新涂层选择。

传统的SPME往往依赖被动扩散来提取污染物，这是一个耗时的过程无疑会削弱SPME的简单和快速的优点。尤其是对于一些极性或离子分析物，传统的固相微萃取技术对它们的萃取效率往往不佳。为了解决这个问题，目前已有报道公开了电增强固相微萃取（EE-SPME），将外部电场施加到固相微萃取纤维上，利用静电作用加速带电分析物从样品基质向纤维表面迁移。比如AmayrehMousa和RuyiXu分别在2013和2014年提出利用聚二甲硅氧烷形成涂层来制备微萃取纤维，并通过静电相互作用在20分钟内萃取邻苯二甲酸酯、双酚A和三环抗抑郁药，其中EE-SPME三环抗抑郁药的富集效果是传统SPME的159倍；JingbinZeng在2015年采用有序介孔碳材料制备电场驱动固相微萃取纤维，构建三电极体系用于萃取苯丙胺等物质，在最佳富集时间20分钟时萃取效率是传统SPME的12倍。然而，现有电场驱动固相微萃取技术中仍然需要解决以下问题：（1）传统SPME一般采用熔融石英、聚四氟乙烯管、合金纤维等作为支撑材料，其导电性差，不利于电场驱动固相微萃取；（2）涂层材料虽然可以提高对待测物的吸附能力，但由于涂层材料一般导电性较差，这会降低电场驱动固相微萃取的效果；（3）修饰涂层如何在提高对待测物的吸附能力同时与电场驱动协同作用；（4）同时还需要考虑对分析物对象特殊相互作用，提高吸附亲和力；（5）涂层热稳定性，在气相色谱中高温脱附使涂层材料分解；（6）现有EE-SPME存在的萃取效率较低的问题。

因此有必要开发一种具有优良导电性、优异吸附能力、良好的热稳定性和对目标分析物亲和力的高效萃取的固相微萃取纤维。

发明内容

为了解决上述问题，本发明通过在金属纤维上原位溶剂热生长COF-DQTP薄膜，获得一种非常有效的预富集工具，从而应用于后续待测物的检测中。本发明固相微萃取纤维在制备过程中形成的骨架材料DQTP是一种具有高热化学稳定性、大孔径和丰富π-共轭体系的β-酮烯胺键合COF，具有很强的π-π相互作用和可调孔径效应，对邻苯二甲酸酯类化合物、苯丙胺类化合物、双酚类化合物的提取能力强；且二维层状结构与DQ相关的β-酮烯胺连接使其具有良好的质子导电性，使DQTP具有作为EE-SPME新型涂层的巨大潜力。本发明固相微萃取纤维可用于质子化或去质子化分析物的萃取富集。其中，质子化或去质子化分析物是指：原子、分子或离子获得/失去质子（H）的过程所产生的物质。以典型内分泌干扰物双酚A（BPA）作为目标分析物为例，建立提取BPA的EE-SPME方法，并利用气相色谱进行分析，从而发展一种简便、快速、灵敏的分析提取方法。

本发明的第一个目的是提供一种电场驱动固相微萃取纤维，所述纤维的制备方法包括如下步骤：