功能化介孔材料的合成及其在固相微萃取中的应用

【摘要】： 材料是人类生活的物质基础,材料的发展决定了时代的变迁,推进了人类的进步。一直以来,在各种材料当中,多孔材料由于具有空旷的结构和大的比表面积,广泛应用于许多工业领域。而有序介孔材料作为多孔材料的一大类,是近十几年来合成的新材料并引起了人们的极大关注,它与原有的微孔材料相比,具有较大的孔径、较高的比表面积和壁厚以及较高的热稳定性和水热稳定性。因而一经诞生,介孔材料科学就成为国际上跨化学、物理、材料等多学科的热点前沿领域之一。 固相微萃取(Solid-phase microextraction,SPME)是在固相萃取的基础上发展起来的一种新型的无溶剂样品前处理技术,具有操作简单、方便、快速、灵敏、便于自动化和易与气相色谱,液相色谱等高效分离分析技术联用等优点,一经问世就得到了迅速发展并在分析化学领域中得到了广泛应用。SPME技术在与气相色谱(GC)、高效液相色谱(HPLC)、毛细管电泳(CE)等分析仪器联用后可广泛应用于环境样品和生物样品分析以及食品、药物各种复杂样品中目标化合物的测定。 萃取纤维涂层是SPME的核心部位,也是影响萃取的重要因素,至今商品化的聚合物萃取头基本能够满足萃取的要求,但这些萃取头存在着萃取头易碎、热稳定性不理想、选择性低和与有机溶剂接触溶胀的缺点,为了改善萃取效果、扩大样品适用范围和延长萃取头的使用寿命,稳定性更好、选择性更强涂层新材料及机械强度高的萃取头的研制就具有重要意义,是目前固相微萃取技术研究的热点。 本论文合成了有机-无机复合介孔材料,包括苯基官能化的SBA-15、HOM-2和HOM-5及不同烷基(甲基、丙基、辛基)官能化的SBA-15,并尝试将这些材料用作SPME纤维涂层,应用SPME/HPLC联用技术测定了环境水样中的八种多环芳烃(PAHs)。 本论文共分为六章内容: 第一章:文献综述系统地介绍了有序介孔材料的合成、改性、应用以及有序介孔材料的表征方法,然后介绍了固相微萃取技术及其涂层的研究进展。 第二章:采用直接合成法制备了苯基改性介孔分子筛Ph-SBA-15,并用红外光谱(FTIR)、小角X射线衍射(SAXRD)、热重分析(TGA)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和氮气吸附-脱附对样品进行了表征。 第三章:采用直接合成法合成了不同烷基官能化的SBA-15介孔材料(M-SBA-15、P-SBA-15和O-SBA-15),并用FTIR、SAXRD、TGA、TEM、SEM和氮气吸附-脱附对样品进行了表征。 第四章:采用快速合成法制备了两种不同的苯基改性介孔分子筛Ph-HOM-2和Ph-HOM-5,并用FTIR、SAXRD、TGA、TEM、SEM和氮气吸附-脱附对样品进行了表征。 第五章:以Ph-SBA-15复合介孔材料作SPME新型涂层,采用创新的萃取头和萃取操作步骤,将SPME与HPLC联用,测定了不同水样中的萘、菲、蒽、荧蒽的含量。在对萃取时间、解吸时间、萃取温度、搅拌速率、离子强度等SPME条件优化的同时考察了方法的重现性、线性范围及检出限,该法对环境水样的分析获得了满意结果。 第六章:以不同烷基官能化的(M-SBA-15、P-SBA-15和O-SBA-15)复合介孔材料作SPME新型涂层,采用创新的萃取头和萃取操作步骤,将SPME与HPLC联用,测定了不同水样中的苊、芴、芘、苯并[a]芘的含量。在对萃取时间、解吸时间、萃取温度、搅拌速率、离子强度等SPME条件优化的同时考察了方法的重现性、线性范围及检出限,该法对环境水样的分析获得了满意结果。