一种钛酸纳米管SPME涂层及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种钛酸纳米管SPME涂层及其制备方法与应用，所述涂层包括附着在固相微萃取纤维上的钛酸纳米管层。所述制备方法包括以下步骤：取预处理后的固相微萃取纤维，在所述固相微萃取纤维表面涂敷聚亚酰胺树脂，然后再在聚亚酰胺树脂上添加钛酸纳米管，老化处理后制得所述钛酸纳米管SPME涂层。本发明专利技术方案的涂层可直接用于自然水体中的PAHs分析，对多种PAHs具有较宽的线性范围及较低的检测限，同时对多种PAHs具有良好的富集作用。

SPME coating of titanate nanotubes and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种钛酸纳米管SPME涂层及其制备方法与应用
本专利技术涉及分析检测
，具体涉及一种钛酸纳米管SPME涂层及其制备方法与应用。
技术介绍
多环芳烃(PolycyclicAromaticHydrocarbons，PAHs)是一类重要的环境污染物，具有强的致癌、致畸和致突变作用，能抑制机体免疫能力以及光致毒效应。PAHs主要来自厂矿排放物、交通工具排放的尾气、垃圾焚烧及人类生活活动，广泛存在于大气、水体和土壤中。目前，PAHs的检测方法主要有气相色谱火焰离子化检测器(flameionizationdetector，GC-FID)、气相色谱-质谱联用仪(GasChromatography-MassSpectrometer，GC-MS)、高效液相色谱仪(HighPerformanceLiquidChromatography，HPLC)、二维气相色谱-高分辨率飞行时间质谱联用仪(GC×GC-highresolutiontime-of-flightmassspectrometer，GC×GC-HRTOF-MS)等。常见的PAHs包括苊烯、苊、芴、菲、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽及苯并[a]芘，其结构式如下：PAHs在环境当中存在的浓度较低(痕量、超痕量级)，环境样品基体复杂，干扰物多，难以直接测定，因此，通常必须经过样品预处理后才能进行分析。目前，已报道过的前处理方法有超声波提取、超临界流体萃取、固相萃取、微波辅助萃取和固相微萃取(solid-phasemicroextraction，SPME)等。其中，SPME属于近年来兴起的一项新技术，该技术集萃取、浓缩和进样于一体，能更有效地将分析物与干扰组分分离，且具有操作简便、快速等多重优点。目前，相关的报道有：V.Fern′andez等以聚二甲硅氧烷-二乙烯基苯(Polydimethylsiloxane–divinylbenzene，PDMS-DVB)作为SPME涂层标准测出了水中的二十七种多环芳烃。Habib等用电化学方法制备了聚苯胺SPME涂层，将其与GC-MS联用对水样中的多环芳烃进行了研究。SPME技术发展的关键在于萃取头上的涂层，纳米TiO2作为一种绿色功能材料，具有湿敏、电效应、光电转化、光致变色及优越的光催化等性能，在涂料、介电材料和自洁材料等领域应用广泛。与纳米TiO2粉末相比，钛酸纳米管的特殊结构，使它具有更大的比表面积和更强的吸附能力，并被应用于光催化剂、太阳能电池、催化剂载体和超级电容器等领域，若将其制备成固相微萃取涂层用于PAHs前处理具有良好的应用前景，但目前尚未有相关报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是：提供一种对PAHs具有良好富集作用的钛酸纳米管SPME涂层。本专利技术所要解决的第二个技术问题是：提供一种上述钛酸纳米管SPME涂层的制备方法。本专利技术所要解决的第三个技术问题是：提供一种带有上述钛酸纳米管SPME涂层的应用。为了解决上述第一个技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种钛酸纳米管SPME涂层，所述涂层包括附着在固相微萃取纤维上的钛酸纳米管层。为了解决上述第二个技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种钛酸纳米管SPME涂层的制备方法，包括以下步骤：取预处理后的固相微萃取纤维，在所述固相微萃取纤维表面涂敷聚亚酰胺树脂，然后再在聚亚酰胺树脂上添加钛酸纳米管，老化处理后制得所述钛酸纳米管SPME涂层。进一步地，在老化处理之前，将添加钛酸纳米管后的固相微萃取纤维在室温下放置20～40min(优选为30min)。优选地，所述老化处理的时间为11～12h。进一步地，所述老化处理按照以下程序设置老化过程中的环境温度：起始温度为40℃，以4℃/min升温至150℃，保持30min；然后以150℃/min升温至220℃，保持30min；再以1℃/min升温至290℃，保持3h；降至室温后，放置6h。进一步地，所述老化处理是在氮气或惰性气体保护下进行。进一步地，所述老化处理是在GC炉箱内进行，也可以是马弗炉中进行。进一步地，所述固相微萃取纤维的预处理操作为：将固相微萃取纤维前端浸入丙酮溶液中，剥去外层的聚酰亚胺涂层后洗净。为了解决上述第三个技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种固相微萃取头，所述固相微萃取头包括固相微萃取纤维和附着于所述固相微萃取纤维表面的涂层，所述涂层为上述的钛酸纳米管SPME涂层。一种上述钛酸纳米管SPME涂层在环境分析中的应用。本专利技术的有益效果在于：本专利技术方案的SPME涂层表面具有多重孔隙结构，有效增大了涂层的比表面积，进而提高了吸附萃取效率；本专利技术方案还提供了一种采用简单、快速、廉价的树脂固定法制备钛酸纳米管SPME涂层的方法，该方法操作简便，且制得的SPME涂层的热稳定性好；本专利技术方案的涂层可直接用于自然水体中的PAHs分析，对多种PAHs具有较宽的线性范围及较低的检测限，同时对多种PAHs具有良好的富集作用。附图说明图1为本专利技术实施例制得的钛酸纳米管SPME涂层的红外光谱图；图2为本专利技术实施例制得的钛酸纳米管SPME涂层的扫描电镜图；图3为本专利技术实施例中不同老化时间处理的钛酸纳米管SPME涂层的萃取效率关系曲线图。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。本专利技术的实施例为：一种钛酸纳米管SPME涂层，所述涂层包括附着在石英纤维上的钛酸纳米管层。所述涂层的制备方法如下：1、石英纤维的处理：取约为20cm长的石英纤维(直径140μm，河北省永年锐沣色谱器件有限公司)，将前端2cm部分浸入丙酮(购于国药集团化学试剂有限公司)溶液中约5min，剥去外层的聚酰亚胺涂层后洗净。取出按上述步骤处理后的石英纤维，在纤维表面涂敷一层聚亚酰胺树脂(购于Agilent公司)，然后均匀的沾上钛酸纳米管(从福州大学化肥催化剂国家工程研究中心获取得到，也可市购或按照现有技术中公开的文献资料的教导进行自制)粉末，在室温下晾30min，然后放在在GC(6890N/5973气相色谱与质谱联用仪(Agilent，USA)，DB-5MS石英硅胶毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm，Agilent，USA))的炉箱中。2、在GC炉箱中按照以下程序老化：炉温按以下程序设置：起始温度40℃，以4℃/min升到150℃保持30min，然后以150℃/min升至220℃，保持30min，以1℃/min，升至290℃保持3h。按以上操作完毕将GC炉箱温度降至室温，取出纤维，放置在GC进样口老化6h。取上述操作制得的涂层进行红外光谱分析，具体操作如下：取干燥的样品试样约1mg于干净的玛瑙研钵中，在红外灯下研磨成细粉，再加入约100mg干燥的KBr一起研磨至两者完全混合均匀。取适量的混合样品于干燥的压片模具中，用手压式压片机用力压片约30s，制成透明薄片。将试样薄片装在磁性样品架上，放入WQF300/400型的FTIR光谱仪的样品室中，测量样品得到红外光谱图，如图1所示。从图1中可以看出，本专利技术方案制得的涂层中在518.50cm-1处存在宽大的峰即为Ti-O的特征吸收峰。而3444.27和1634.06cm-1为羟基(-OH)的伸缩振动，是KBr压片过程中带来的。取上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钛酸纳米管SPME涂层，其特征在于：所述涂层包括附着在固相微萃取纤维上的钛酸纳米管层。

【技术特征摘要】
1.一种钛酸纳米管SPME涂层，其特征在于：所述涂层包括附着在固相微萃取纤维上的钛酸纳米管层。2.一种钛酸纳米管SPME涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：取预处理后的固相微萃取纤维，在所述固相微萃取纤维表面涂敷聚亚酰胺树脂，然后再在聚亚酰胺树脂上添加钛酸纳米管，老化处理后制得所述钛酸纳米管SPME涂层。3.根据权利要求2所述的钛酸纳米管SPME涂层的制备方法，其特征在于：在老化处理之前，将添加钛酸纳米管后的固相微萃取纤维在室温下放置20～40min。4.根据权利要求3所述的钛酸纳米管SPME涂层的制备方法，其特征在于：在室温下放置的时间为30min。5.根据权利要求2所述的钛酸纳米管SPME涂层的制备方法，其特征在于：所述老化处理按照以下程序设置老化过程中的环境温度：起始温度为40℃，以4℃/min升温至150℃，保持3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆，游少鸿，莫凌云，黄丽丽，俞果，梁美娜，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西,45