【摘要】：近年來(lái),多孔有機(jī)骨架(porous organic framework,POF)材料由于具有豐富的合成反應(yīng)類(lèi)型、可控的孔道結(jié)構(gòu)和多樣化的可修飾官能團(tuán),吸引了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。POF材料在眾多領(lǐng)域都具有潛在的應(yīng)用價(jià)值,且在氣體的吸附、分離方面表現(xiàn)尤為突出。固相微萃取(solid-phase microextraction,SPME)技術(shù)是一種利用固態(tài)吸附劑富集樣品中待測(cè)物質(zhì)的樣品前處理技術(shù)。將POF材料作為SPME萃取頭的功能吸附劑將有望提高SPME的效果,并拓寬POF材料的應(yīng)用,具有很好的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。本論文將不同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的POF材料制成高質(zhì)量SPME纖維,應(yīng)用于不同的揮發(fā)性有機(jī)物(volatile organic compounds,VOCs)的檢測(cè),并探討POF微觀結(jié)構(gòu)與SPME效果之間的關(guān)系。第一,制備了一種適用于苯乙烯和苯系物檢測(cè)的新型SPME纖維,它是將POF材料(PAF-48)結(jié)合凝膠(gel)材料,通過(guò)溶膠-凝膠方法涂覆在石英纖維上制備而成的。PAF-48是由1,3,5-三苯基苯聚合而成的芳香型POF,具有均一的孔徑、高的比表面積、可調(diào)控的結(jié)構(gòu)和超強(qiáng)的疏水性,這使PAF-48在富集苯乙烯和苯系物方面擁有巨大的潛力。本論文將PAF-48/Gel涂層纖維制成SPME萃取頭,與氣相色譜(gas chromatography,GC)聯(lián)用,建立分析方法,用于測(cè)定水樣中的苯乙烯和六種苯系物(苯、甲苯、乙苯和二甲苯)。該方法具有較寬的線性范圍(0.1-200μg·kg~(-1),或0.1-500μg·kg~(-1)),較低的檢測(cè)限(0.003-0.060μg·kg~(-1)),較高的精確度和很長(zhǎng)的使用壽命(200次)。特別是對(duì)苯乙烯,PAF-48/Gel涂層纖維具有比絕大多數(shù)已報(bào)道纖維更低的最低檢測(cè)限(0.006μg·kg~(-1))。此外,相對(duì)于醇類(lèi)、酚類(lèi)、芳香胺類(lèi)、烷烴類(lèi),PAF-48/Gel涂層纖維對(duì)苯乙烯和苯系物的萃取展現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性,說(shuō)明PAF-48/Gel涂層纖維具有很好的萃取選擇性。最后,這種PAF-48/Gel涂層SPME纖維聯(lián)合GC的分析方法,被成功應(yīng)用于聚苯乙烯食品接觸材料中的苯乙烯及六種苯系物遷移量的檢測(cè)。第二,選擇了另一個(gè)POF材料(JUC-Z2)作為功能涂層,通過(guò)同樣的溶膠-凝膠法制備了適用于芳香胺檢測(cè)的SPME纖維。并將JUC-Z2涂層的SPME纖維與氣相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜(gas chromatography-mass spectrometry/mass spectrometry,GC-MS/MS)聯(lián)用,建立了水樣中兩種芳香胺(1-萘胺、2-萘胺)的檢測(cè)方法。該方法簡(jiǎn)單直接,不需要衍生步驟,且展現(xiàn)出很寬的線性范圍(0.01-100μg?L~(-1)),相關(guān)系數(shù)為0.9999,檢測(cè)限是0.01 ng?L~(-1),六次重復(fù)實(shí)驗(yàn)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差低于7.7%。與商品化SPME纖維相比,制備的JUC-Z2涂層纖維對(duì)兩種芳香胺的萃取效率具有明顯的優(yōu)勢(shì)。為了研究POF微觀結(jié)構(gòu)與SPME纖維萃取性能之間的關(guān)系,我們將JUC-Z2和PAF-48對(duì)兩種芳香胺的萃取性能進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,JUC-Z2對(duì)1-萘胺和2-萘胺的萃取效率分別是PAF-48的9.6和16.2倍。JUC-Z2和PAF-48具有相似的二維層狀結(jié)構(gòu),比表面積和孔徑也相差不大,對(duì)芳香胺的吸附效果卻有很大差異。分析表明,這是由于JUC-Z2骨架中含有豐富的N原子,可以與分析物芳香胺中的氨基形成相互吸引作用,而PAF-48是全苯環(huán)結(jié)構(gòu),缺少這樣的驅(qū)動(dòng)力。結(jié)果表明,多孔材料的表面化學(xué)環(huán)境對(duì)目標(biāo)分子的吸附有至關(guān)重要的作用。最后,JUC-Z2涂層SPME纖維已成功應(yīng)用于檢測(cè)吸煙者尿液中的1-萘胺和2-萘胺。
【圖文】：

頂空-固相微萃取-氣相色譜流程簡(jiǎn)圖

PAF-1合成以及結(jié)構(gòu)示意圖
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O647.3;O658.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2620411