[发明专利]一种有机金属骨架材料混合基质膜及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于金属有机骨架‑混合基质膜(MOF‑MMM)的注射器式膜微萃取技术联合HPLC方法(SMME/HPLC‑FLD)用于检测茶汤中的PAHs。我们制作了四种MOF‑MMM，即UiO‑66(Zr)‑MMM，MIL‑53(Al)‑MMM，MIL‑101‑MMM和NH2‑MIL‑101‑MMM。将直径为25mm的MOF‑MMM剪切好放入可换膜滤头，再借助针筒就可以组装成简易的萃取装置。富集萃取过程中，MOFs中的苯环与PAHs通过π‑π相互作用和/或疏水作用方式结合，实现对茶汤中PAHs的高效分离和富集。注射器式膜微萃取装置具有方便携带，操作简单，成本低廉等优点；同时UiO‑66(Zr)‑MMM能在与样品接触过程中，简单、快速地富集PAHs，吸附过程无需涡漩或超声，吸附后，也无需通过离心来收集吸附后的MOFs颗粒。此方法非常适合食品样品中痕量PAHs的分析检测。

技术领域

本发明属于膜材料领域，具体涉及一种有机金属骨架材料混合基质膜及制备方法。

背景技术

近年来，开发一些不用或少用有机溶剂的绿色、环保前处理技术已成为分析化学领域的主要研究方向。其中，以金属-有机骨架(MOFs)为吸附剂的固相萃取技术在日渐走向成熟。MOFs是一类新型的多孔材料，他们通常是由无机的金属离子和有机配体两部分通过相互杂化而形成的具有无限拓展的网状结构的多孔晶体。由于自身结构和性质的多样性，MOFs在很多领域都广泛的应用，如催化、气体分离和存储、传感器、非线性光学药物传输和有机物的去除等领域，其中MOFs因官能团众多，在分析化学领域潜在应用前景广阔。为了简化萃取后收集MOFs的过程，近年来，不少研究者研制了带有磁性的MOFs，使其在外磁场的作用下进行分离，操作简便，亦可重复使用。但有些磁化MOFs的过程太过繁琐。所以，Denny和Cohen提出，以MOFs为吸附剂，以聚偏氟乙烯(聚合大分子)为膜载体大分子制得金属有机骨架混合基质薄膜(MOF-MMMs)。将MOFs均匀地分散在丙酮中制得溶液A，PVDF粉末溶于二甲基乙酰胺(DMAc)制得溶液B，溶液A，B以物理方式混合然后蒸干丙酮，得到如“油墨状”的液体，涂膜烘干，即可得到MOF-MMMs。这样既保留了MOFs的多孔性，又具有良好的稳定性和柔韧性，且可进行合成原位修饰，使得MOFs更易于处理和使用。

现下，MOF-MMMs主要应用于气相分离、纳米级过滤、分子筛分和催化等方面，少见运用在固相萃取方面。不少学者指出，随着MOFs掺杂量增加，MOF-MMM的水通量和亲水性都有所增加。因此，本项目尝试探索将MOF-MMMs应用于注射器式固相膜微萃取(SMME)。

茶是仅次于水的第二大消费饮料。由于茶叶的高表面积和特殊的生产工艺，它们可能会被空气中的多环芳烃(PAHs)污染。PAHs由两个或多个稠合芳环组成的多环芳烃，它是在食品中发现的一类众所周知的致癌物。因此，多年来，已经发表了许多与食品和环境样品中PAHs分析技术有关的报告，例如，QuEChERS、MSPE和DLLME。为了扩展MOF-MMMs的应用和减少对实验仪器的依赖，我们将MOF-MMMs剪切好放入可换膜滤头，再借助针筒组装成一个简易的注射器式固体膜微萃取装置。膜萃取过程在常温通过压力推动就可以进行。

综上所述，我们提出一个基于MOF-MMMs的注射器式膜微萃取结合HPLC/FLD方法来检测茶汤中PAHs，以扩展MOF-MMMs的应用。高掺入量的MOFs膜具有机械稳定性好、灵活性好、成本低等特点。同时，避免了涡漩，超声等辅助萃取手段，也解决了萃取后MOFs的回收问题。这将会使MOF-MMMs的应用范围更广。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于金属有机骨架材料混合基质膜(MOF-MMMs)，并且将其代替传统的固相萃取小柱的填料，以一次性针筒作为简易的注射器式微萃取装置实现野外现场的多环芳烃的高效分离、富集。

本发明的第二个目的是提供上述有机金属骨架材料混合基质膜的制备方法。

本发明的第三个目的是提供上述有机金属骨架材料混合基质膜作为注射器萃取装置中萃取材料的应用。