液态金属微球作为致孔剂在制备固相萃取柱中的应用制造技术

技术编号:19383914 阅读:2 留言:0更新日期:2018-11-10 00:16
本发明专利技术公开了液态金属微球作为致孔剂在制备固相萃取柱中的应用。本方法制备得到的可控孔径和孔隙率的固相萃取吸附分离高分子材料具有以下优点:1.制备得到的吸附分离高分子材料可根据目标化合物的特性,任意调控聚合物的孔径大小和孔隙率,使其拥有与吸附分离对象分子尺寸相匹配的吸附孔穴和扩散通道。2.聚合物内部孔穴结构均匀,重现性好。具有较高的柱效和可进行快速吸附分离的特性。3.以纳米和微米直径的液态金属液滴替代了常规有毒高污染的有机溶剂致孔剂,达到了绿色重复利用。

Application of liquid metal microspheres as porogen in the preparation of solid phase extraction column

The invention discloses the application of liquid metal microspheres as a pore forming agent in the preparation of solid phase extraction columns. The controllable pore size and porosity obtained by this method have the following advantages: 1. The prepared adsorptive separation polymer material can adjust the pore size and porosity of the polymer arbitrarily according to the characteristics of the target compound, so that it can match the molecular size of the adsorptive separation object. Adsorption holes and diffusion channels. 2. the pore structure of polymer is homogeneous and reproducible. It has high column efficiency and quick adsorption and separation characteristics. 3. The liquid metal droplets with nanometer and micron diameters have replaced the conventional toxic and highly polluting organic solvent pore-forming agents to achieve green reuse.

【技术实现步骤摘要】
液态金属微球作为致孔剂在制备固相萃取柱中的应用
本专利技术涉及聚合物固相萃取柱的制备和应用,具体涉及液态金属微球作为致孔剂在制备固相萃取柱中的应用。
技术介绍
近年来,液态金属己成为现代材料加工的研究热点,可被用作传感材料、塑料和催化剂等。尤其是镓和镓-铟液态合金,它们的熔点均为29.8℃,是可变形的、可塑形的、可注射的金属。液态金属的性能与结构特征之间有强烈的相关性,因此,控制其颗粒大小、形状和结构就非常必要。通过热处理、电子束辐照或加压等方式,可诱导预成型的液态金属纳米颗粒融合和转化成不同的形状,如线形、三角形或海绵状。超声波是弹性介质中的一种机械波。功率超声作为一种能量形式,可影响或改变介质的性质。在其传播过程中,对介质的作用主要有温度作用、机械搅拌作用及空化作用三方面。超声空化所引发的物理效应、机械效应、热效应、生物效应、化学效应等在工业上具有广阔的应用潜力。利用超声波在细化和均勾化组织、消除比重偏析以及改善金属液陶瓷间润湿性等方面的显著作用。现有技术中制备吸附分离分析的高分子多孔材料过程中多采用有毒高污染的有机溶剂,在聚合过程中,受到聚合条件的影响和制约,有机溶剂致孔剂与功能单体和交联剂形成的聚合物发生相分离,从而得到的高分子材料孔径呈现多样性不可控的显著性差异孔道分布的现状。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足,本专利技术提供了液态金属微球作为致孔剂在制备固相萃取柱中的应用。本专利技术的技术方案是:液态金属微球作为致孔剂在制备固相萃取柱中的应用。本专利技术的进一步改进包括:所述的液态金属是镓或镓-铟液态合金。所述的固相萃取柱的制备方法如下:制备液态金属微球,以甲基丙烯酸酯类为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,其摩尔比为1:4~1:6;加入占功能单体和交联剂总体积30%~60%的液态金属微球,及加入占功能单体质量1%~3%的光引发剂1800制备聚丙烯酸酯类固相萃取吸附填料;将所得到的高分子聚合物材料取出,在玛瑙研钵中研磨破碎;过泰勒筛分级,取粒径在30μm~70μm的颗粒聚合物备用;将筛分分级后的颗粒聚合物去除液态金属液滴即得到可控孔径和孔隙率的吸附分离高分子多孔材料;将制备得到的可控孔径和孔隙率的吸附分离高分子多孔材料装填于空管固相萃取管内即得丙烯酸酯类固相萃取柱。聚合反应前先向混合溶液中通入氮气15分钟,以去除预聚合溶液中的溶解氧;再将混合溶液注入毛细管后在60℃的热水浴中放置12h,发生自由基原位聚合反应。所述的甲基丙烯酸酯类为功能单体是2-甲基丙烯酸、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯和/或甲基丙烯酸羟乙酯。所述液态金属微球的制备方法如下:将液态金属与表面活性剂在分散相异丙醇中按照质量比1:0.2:1的量混合,之后超声处理,得到分散液态金属液滴,将制备所得的分散液态金属液滴进行超高速离心(25000rpm),离心15分钟后,抽取去除上清液,保留底部沉积物,再加入异丙醇,在上述条件下离心、除去上清液,该操作反复进行3次,以去除多余的表面活性剂,再低温(-40℃)冷冻干燥即得到液态金属微球粉末,放置在低温冰箱中备用;所述表面活性剂包裹于液态金属滴表面,可使液态金属表面张力显著下降,并能使形成的金属液滴在溶液的表面定向规律排列,在20℃超声过程中,镓(熔点29.8℃)和镓-铟混合液态金属(熔点29.8℃)仍能保持液态,同时温度可影响异丙醇的粘度,过高的温度会使异丙醇粘度降低。由表面活性剂的量、温度、超声功率和时间四个因素共同控制液态金属液滴直径大小。所述表面活性剂是吐温80、司班80、曲那通100、十六烷基三甲基溴化铵和/或十二烷基硫酸钠。所述超声处理时温度为15~50℃;所述超声功率为50~200W。所述液态金属微球的直径为250nm~1200nm。所述整体柱的制备方法如下还包括去除液态金属微球,具体包括颗粒聚合物分散到含盐介质的水溶液中,再向溶液中插入正负铂丝电极,接通直流电源,控制电压30V~120V,电流0.01mA~0.5mA;同时对分散有颗粒聚合物的水溶液辅以40℃的水浴超声波,提取去除聚合物颗粒中的液态金属液滴;每次提取20分钟,重复以上过程3~6次,达到完全去除液态金属液滴;提取后的水溶液经过超高速离心过滤后回收液态金属液滴。本方法制备得到的可控孔径和孔隙率的固相萃取吸附分离高分子材料具有以下优点:1.制备得到的吸附分离高分子材料可根据目标化合物的特性,任意调控聚合物的孔径大小和孔隙率,使其拥有与吸附分离对象分子尺寸相匹配的吸附孔穴和扩散通道。2.聚合物内部孔穴结构均匀,重现性好。具有较高的柱效和可进行快速吸附分离的特性。3.以纳米和微米直径的液态金属液滴替代了常规有毒高污染的有机溶剂致孔剂,达到了绿色重复利用。本专利技术提出了以可控的纳米和微米低温液态金属液滴作为绿色致孔剂来制备可控孔径和比表面积的吸附分离分析高分子多孔材料制备方法并将其应用到实际复杂样品前处理过程中。附图说明图1为本专利技术以实施例1制得的液态金属微球透射扫描电镜图,其标尺为200纳米。图2为本专利技术以实施例1制得的洗脱液态金属微球后聚合物扫描电镜图,其标尺为5微米。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做详细说明。实施例1以液态金属微球镓为致孔剂,将0.5g的镓与0.1g的吐温80加入到5mL的异丙醇中,控制温度为20℃,超声功率为150W,超声30分钟,制备得到粒径范围为250nm~1200nm的分散液态金属液滴。将制备所得的分散液态金属液滴进行超高速离心(25000rpm),离心15分钟后,抽取去除上清液,保留底部沉积物。该操作反复进行3次,以去除多余的表面活性剂。再低温冷冻干燥(-40℃)即得到液态金属微球粉末。将其放置在低温冰箱(-10℃)中保存备用。以甲基丙烯酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,其比例为1:4。加入占功能单体和交联剂总体积50%的液态金属微球,及加入占功能单体和交联剂总质量2%的光引发剂1800制备固相萃取吸附填料。聚合反应前先向混合溶液中通入氮气15分钟,以去除预聚合溶液中的溶解氧;再将混合溶液密封于安培瓶中后在紫外光照下聚合20min得到块状高分子聚合物。将所得到的高分子聚合物材料取出,研磨破碎后过泰勒筛分级,取粒径在30μm~70μm的颗粒聚合物备用。将筛分分级后的颗粒聚合物分散到含盐介质的水溶液中,再向溶液中插入正负铂丝电极,接通直流电源,控制电压60V,电流0.03mA。同时对分散有颗粒聚合物的水溶液辅以40℃的水浴超声波,提取去除聚合物颗粒中的液态金属液滴。每次提取20分钟,重复以上过程6次,达到完全去除液态金属液滴。提取后的水溶液经过超高速离心过滤后回收液态金属液滴。即得到可控孔径和孔隙率的吸附分离高分子多孔材料。将制备得到的可控孔径和孔隙率的吸附分离高分子多孔材料,用索氏抽提法除去未反应的致孔剂等,抽提溶剂为甲醇,时间为24h,抽提之后填料在60℃下真空干燥6h。将制备所得的高分子多孔材料应用于实际样品富集分离目标化合物的样品(水)前处理。取100mg上述用甲醇清洗过的多孔材料装填于3mL的空管固相萃取管内,SPE小柱的顶部和底部分别放入聚丙烯筛板。上样前,SPE小柱分别用10mL甲醇和5mL的去离子水平衡;用0.1mol/LHCl或0.1mol/LNaOH调待测样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.液态金属微球作为致孔剂在制备固相萃取柱中的应用。

【技术特征摘要】
1.液态金属微球作为致孔剂在制备固相萃取柱中的应用。2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述的液态金属是镓或镓-铟液态合金。3.根据权利要求1或2所述的应用,其特征在于,所述的固相萃取柱的制备方法如下:制备液态金属微球;以甲基丙烯酸酯类为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,其摩尔比为1:4~1:6;加入占功能单体和交联剂总体积30%~60%的液态金属微球,及加入占功能单体质量1%~3%的光引发剂制备聚丙烯酸酯类固相萃取吸附填料;将所得到的高分子聚合物材料取出,在玛瑙研钵中研磨破碎;过泰勒筛分级,取粒径在30μm~70μm的颗粒聚合物备用;将筛分分级后的颗粒聚合物去除液态金属液滴即得到可控孔径和孔隙率的吸附分离高分子多孔材料;将制备得到的可控孔径和孔隙率的吸附分离高分子多孔材料装填于空固相萃取管内即得丙烯酸酯类固相萃取柱。4.根据权利要求3所述的应用,其特征在于,所述的甲基丙烯酸酯类为功能单体是2-甲基丙烯酸、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯和/或甲基丙烯酸羟乙酯。5.根据权利要求3所述的应用,其特征在于,所述液态金属微球的制备方法如下:将液态金属与表面活性剂在分散相异丙醇中按照质量比1:0.2:1的量混合,之后超声处理,得到分散液态金属液滴,将制备所得的分散液...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈军白秀芝张毅军陈娜李盼盼丁浩静张裕平
申请(专利权)人:河南科技学院
类型:发明
国别省市:河南,41

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