一种疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种在玄武岩纤维上制备疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的方法，特别涉及利用离子液体作为疏水剂和交联剂将纤维素气凝胶原位合成到纤维上。这种新方法的特征在于选用玄武岩纤维为载体，再用合成的疏水性离子液体将纤维素气凝胶原位制备到纤维表面。本发明专利技术制备的固相微萃取纤维具有机械强度高、涂层稳定性好及萃取性能强的优点，可应用于对药物、环境及生化等样品中痕量疏水性组分的富集分析。

Preparation of a hydrophobic ionic liquid modified cellulose aerogel coating solid phase microextraction fiber

The invention discloses a method for preparing hydrophobic ionic liquid modified cellulose aerogel coating solid phase microextraction fiber on basalt fiber, in particular, using ionic liquid as hydrophobic agent and crosslinking agent to synthesize cellulose aerogels in situ to fiber. The new method is characterized by the selection of basalt fiber as carrier and the preparation of cellulose aerogels by in-situ synthesis of hydrophobic ionic liquids to the surface of fibers. The solid phase microextraction fiber prepared by the invention has the advantages of high mechanical strength, good coating stability and strong extraction performance, and can be used for enrichment and analysis of trace hydrophobic components in pharmaceutical, environmental and biochemical samples.

【技术实现步骤摘要】
一种疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备方法
本专利技术涉及一种在纤维载体上制备疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层的固相微萃取纤维的技术。
技术介绍
固相微萃取是上世纪九十年代发展起来的集采样、富集、纯化、解析于一体的新型样品前处理技术，具有简便、快速、灵敏、便于自动化和与仪器联用等优点，在环境、食品、药物以及生物分析等领域获得了广泛应用。管内固相微萃取是固相微萃取的一种形式，其核心就是管内的纤维载体和涂层。玄武岩纤维是国家发展的四大功能纤维之一，但因其表面比较光滑，表面能较低，限制了其在萃取方面的应用。气凝胶是一种由胶体粒子或聚合物分子相互交联构成的具有三维空间网络结构的纳米多孔非晶轻质固体材料，具有大量开放的纳米级孔洞。由于气凝胶具备较低的密度（3-500kgm-3）、超高的比表面积（200-1000m2g-1）、较高的孔隙率（80-99.8％，尺寸为1-100nm）和较低的热导率等特性，使得气凝胶在吸附、保温、新型催化剂及载体、航空航天和新能源等诸多领域获得广泛应用。纤维素气凝胶主体是多糖气凝胶，除了多孔结构使其具有较大的比表面积外，其本身富含大量羟基，导致亲水性极强，不利于从水中吸附污染物，将纤维素气凝胶进行疏水改性，可提高对疏水性物质的吸附能力。离子液体具有独特的物理化学性质，如熔点低、液态温度范围宽、蒸汽压低、热稳定性好、溶解和萃取性能优异等，已被应用于气相色谱、液相色谱、毛细管电泳、微萃取等分析化学的各个方面。已有研究表明离子液体是一种萃取性能优异的固相微萃取涂层，能够高效萃取稠环类、酚类、胺类、二甲苯、长链烷烃、脂肪酸甲酯、邻苯二甲酸酯、醚类等。通过合成疏水性的离子液体对纤维素气凝胶进行改性，一方面可以提高涂层的稳定性，另一方面可以改善纤维素气凝胶在萃取疏水性物质方面的不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在玄武岩纤维上制备疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层的固相微萃取技术。本专利技术基于离子液体作为疏水剂，将纤维素气凝胶制备到纤维表面，获得疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层。制备步骤具体如下：A．疏水性离子液体的合成在反应器中以摩尔比1:1加入1-辛基咪唑、3-氯丙基三甲氧基硅烷，以二甲基甲酰胺作为溶剂，氮气保护，在110℃下反应1-2天，得到疏水性的离子液体；B．疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备在反应器中加入纤维素、硫脲、氢氧化钠和水得到混合溶液，混合溶液中纤维素、硫脲、氢氧化钠的质量比为1:1-2:2.5-3，纤维素的质量百分含量为5-8%，再将疏水性离子液体加入混合溶液中得到反应溶液，反应溶液中纤维素与疏水性离子液体的摩尔比为1:0.5-2，将玄武岩纤维浸没于反应溶液中，再加入质量分数为5%的醋酸形成纤维素水凝胶，静置1-2天取出玄武岩纤维，经冷冻干燥得到疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维。本专利技术在步骤A中1-辛基咪唑的质量百分含量为20-25%。本专利技术在步骤B中所述的玄武岩纤维与反应溶液的固液比为1g:85-100mL。本专利技术的另一目的是提供疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层萃取纤维，装填到聚醚醚酮（PEEK）管中制得固相微萃取管，与液相色谱仪在线联用，应用于环境水样中塑化剂污染物的分析检测。本专利技术所制备的疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层萃取纤维具有以下优点：（1）玄武岩纤维作为载体可以有效地改善气凝胶涂层与载体的化学键合，提高了萃取涂层的稳定性；（2）疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层萃取纤维提高了纤维素气凝胶的疏水作用，有利于对塑化剂进行高效的富集；（3）疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层萃取纤维填充型萃取管与色谱仪器联用，发展了在线分析方法，降低了系统误差，适应分析化学的发展趋势；（4）疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层萃取纤维填充型萃取管与色谱仪器联用，大大提高了分析速度，富集倍数可高达1500，大大提高了现有仪器的灵敏度。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，通过实例进行说明：实施例1：A．疏水性离子液体的合成在反应器中以摩尔比1:1加入1-辛基咪唑、3-氯丙基三甲氧基硅烷，1-辛基咪唑的质量百分含量为25%，以二甲基甲酰胺作为溶剂，氮气保护，在110℃下反应2天，得到疏水性的离子液体；B．疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备在反应器中加入纤维素、硫脲、氢氧化钠和水得到混合溶液，混合溶液中纤维素、硫脲、氢氧化钠的质量比为1:1:2.5，纤维素的质量百分含量为8%，再将疏水性离子液体加入混合溶液中得到反应溶液，反应溶液中纤维素与疏水性离子液体的摩尔比为1:0.5，将玄武岩纤维浸没于反应溶液中，纤维与反应溶液的固液比为1g:85mL，再加入质量分数为5%的醋酸形成纤维素水凝胶，静置1天取出玄武岩纤维，经冷冻干燥得到疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维。实施例2：A．疏水性离子液体的合成在反应器中以摩尔比1:1加入1-辛基咪唑、3-氯丙基三甲氧基硅烷，1-辛基咪唑的质量百分含量为20%，以二甲基甲酰胺作为溶剂，氮气保护，在110℃下反应1天，得到疏水性的离子液体；B．疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备在反应器中加入纤维素、硫脲、氢氧化钠和水得到混合溶液，混合溶液中纤维素、硫脲、氢氧化钠的质量比为1:1:3，纤维素的质量百分含量为5%，再将疏水性离子液体加入混合溶液中得到反应溶液，反应溶液中纤维素与疏水性离子液体的摩尔比为1:2，将玄武岩纤维浸没于反应溶液中，纤维与反应溶液的固液比为1g:90mL，再加入质量分数为5%的醋酸形成纤维素水凝胶，静置1天取出玄武岩纤维，经冷冻干燥得到疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维。实施例3：A．疏水性离子液体的合成在反应器中以摩尔比1:1加入1-辛基咪唑、3-氯丙基三甲氧基硅烷，1-辛基咪唑的质量百分含量为23%，以二甲基甲酰胺作为溶剂，氮气保护，在110℃下反应1.5天，得到疏水性的离子液体；B．疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备在反应器中加入纤维素、硫脲、氢氧化钠和水得到混合溶液，混合溶液中纤维素、硫脲、氢氧化钠的质量比为1:2:3，纤维素的质量百分含量为7%，再将疏水性离子液体加入混合溶液中得到反应溶液，反应溶液中纤维素与疏水性离子液体的摩尔比为1:1，将玄武岩纤维浸没于反应溶液中，纤维与反应溶液的固液比为1g:100mL，再加入质量分数为5%的醋酸形成纤维素水凝胶，静置2天取出玄武岩纤维，经冷冻干燥得到疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维。实施例4：将70mg的疏水性离子液体改性的纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维填充到一根长40cm、内径为0.75mm的PEEK管中，连接到高效液相色谱仪六通进样阀上，并外接样品溶液输送泵，以1.5mLmin-1的样品流速、20min的萃取时间将塑化剂分析物萃取到萃取管中，然后转动六通阀用甲醇-水洗脱1min，将萃取管中的目标分析物洗脱下来，实现了环境中9种塑化剂的在线萃取和在线分析，线性范围达到0.05-50μgL-1，检测限低至0.01μgL-1，富集倍数高达1000多倍，将现有仪器直接进样的灵敏度提高了3个数量级。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备方法，其特征在于方法依次包括以下A、B两个步骤：A．疏水性离子液体的合成在反应器中以摩尔比1:1加入1‑辛基咪唑、3‑氯丙基三甲氧基硅烷，以二甲基甲酰胺作为溶剂，氮气保护，在110℃下反应1‑2天，得到疏水性的离子液体；B．疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备在反应器中加入纤维素、硫脲、氢氧化钠和水得到混合溶液，混合溶液中纤维素、硫脲、氢氧化钠的质量比为1:1‑2:2.5‑3，纤维素的质量百分含量为5‑8%，再将疏水性离子液体加入混合溶液中得到反应溶液，反应溶液中纤维素与疏水性离子液体的摩尔比为1:0.5‑2，将玄武岩纤维浸没于反应溶液中，再加入质量分数为5%的醋酸形成纤维素水凝胶，静置1‑2天取出玄武岩纤维，经冷冻干燥得到疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维。

【技术特征摘要】
1.一种疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备方法，其特征在于方法依次包括以下A、B两个步骤：A．疏水性离子液体的合成在反应器中以摩尔比1:1加入1-辛基咪唑、3-氯丙基三甲氧基硅烷，以二甲基甲酰胺作为溶剂，氮气保护，在110℃下反应1-2天，得到疏水性的离子液体；B．疏水性离子液体改性纤维素气凝胶涂层固相微萃取纤维的制备在反应器中加入纤维素、硫脲、氢氧化钠和水得到混合溶液，混合溶液中纤维素、硫脲、氢氧化钠的质量比为1:1-2:2.5-3，纤维素的质量百分含量为5-8%，再将疏水性离子液体加入混合溶液中得到反应溶液，反应溶液中纤维素与疏水性离子液体的摩尔比为1:0.5-2，将玄武岩纤维浸没...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀琴，孙敏，冯娟娟，田雨，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37