一种多孔膜保护纳米材料固相微萃取装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种多孔膜保护纳米材料固相微萃取装置，包括包括多孔聚偏氟乙烯膜，所述多孔聚偏氟乙烯膜四周闭合形成空腔，所述空腔内填充有TiO

【技术实现步骤摘要】
一种多孔膜保护纳米材料固相微萃取装置及其应用
本专利技术属于萃取
，具体涉及一种多孔膜保护纳米材料固相微萃取装置及其应用。
技术介绍
商品化的固相微萃取装置，如美国SUPELCO公司生产的固相微萃取装置。以熔融石英光导纤维为基体支持物，采取“相似相溶”的特点，在其表面涂渍不同性质的高分子固定相薄层，通过直接或顶空方式，对待测物进行提取、富集、进样和解析。然后将富集了待测物的纤维直接转移到仪器(GC或HPLC)中，通过一定的方式解吸附(热解吸或溶剂解吸)，然后进行分离分析。但是商品化的固相微萃取装置存在的缺点为：萃取头的稳定性能差。熔融石英光导纤维非常脆弱，容易折断，影响实验进程。容纳固定相量较少，受复杂基质影响大。较小萃取容量限制SPME(固相微量萃取)方法的灵敏度和检测范围，尤其是分析物与基质有较强的结合作用时表现明显。当存在复杂样品基质时，回收率和灵敏度较差。使用寿命短，相对价格高。单个萃取头600-1000元人民币之间，使用前需要老化几十分钟到1小时，插入溶剂中最多可以使用几十次，而且因其涂层受温度影响容易脱落。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种多孔膜保护纳米材料固相微萃取装置及其应用，该多孔膜保护纳米材料固相微萃取装置在进行物质检测时受基质影响小、成本低、可反复使用、省时、试剂用量少，并且富集效率高，拓宽了薄膜固相微萃取装置的应用领域。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种多孔膜保护纳米材料固相微萃取装置，包括多孔聚偏氟乙烯膜，所述多孔聚偏氟乙烯膜四周闭合形成空腔，所述空腔内填充有TiO2/ZIF-8/碳纳米管。优选地，所述TiO2/ZIF-8/碳纳米管的制备方法为：S1、将碳纳米管加入至质量分数为68％的硝酸水溶液中，超声5min～10min后，在温度为130℃～150℃的条件下回流12h～24h后，将得到的回流液进行固液分离处理，将得到的固态物用去离子水洗涤至pH值为7.0，干燥后得到活化的碳纳米管；S2、将S1中得到的活化的碳纳米管加入至硝酸锌的甲醇溶液中，超声5min～10min后，进行固液分离处理，将得到的固态物用去离子水洗涤至pH值为7.0，干燥后得到固定有锌源的活化碳纳米管；S3、先将2-甲基咪唑甲醇溶液倒入至S2中得到的固定有锌源的活化碳纳米管中，在室温的条件下搅拌60min～120min，然后在转速为8000r/min的条件下离心5min，将沉淀物用甲醇洗涤3次～5次，然后在温度为80℃～100℃的条件下干燥12h～24h，研磨后，得到ZIF-8/碳纳米管粒子；ZIF-8的分子式为C8H10N4Zn，配体为2-甲基咪唑；S4、将浓度为0.4mol/L的钛酸四丁酯的无水乙醇溶液在温度为25℃～35℃水浴中的条件下搅拌2.5h～3h后，边搅拌边滴加混合液，滴加完成后继续搅拌60min，然后在温度为60℃的条件下浓缩至体积的1/2时止，得到TiO2浓缩液；所述混合液为摩尔比为6：3：0.5：0.5的无水乙醇、去离子水、硝酸和冰醋酸的混合物；S5、向S3中得到的ZIF-8/碳纳米管粒子中加入S4中得到的TiO2浓缩液，超声振荡混合后过滤，用清水洗涤，然后在温度80℃～100℃的条件下干燥12h～24h，得到TiO2/ZIF-8/碳纳米管。优选地，S1中所述碳纳米管的管长为30μm～100μm、管内直径为2nm～20nm；所述碳纳米管和硝酸水溶液的质量比为1：50。优选地，S2中所述硝酸锌的甲醇溶液中硝酸锌和甲醇的摩尔比为1:300；硝酸锌的甲醇溶液和活化的碳纳米管的质量比为200：1。优选地，S3中所述2-甲基咪唑甲醇溶液中2-甲基咪唑和甲醇的摩尔比为4:300；所述2-甲基咪唑甲醇溶液和固定有锌源的活化碳纳米管的质量比为(60～100)：1。优选地，S3和S4中搅拌的速率均为800r/min～1500r/min；S4中滴加的速率为30滴/min～60滴/min。优选地，S4中所述钛酸四丁酯的无水乙醇溶液和混合液的体积比为(100～200)：1。优选地，S3中所述ZIF-8/碳纳米管的管长为30μm～100μm；S4中所述TiO2/ZIF-8/碳纳米管的管长为30μm～100μm。本专利技术还提供了一种上述的多孔膜保护纳米材料固相微萃取装置的应用，所述多孔膜保护纳米材料固相微萃取装置用于痕量有机物质的检测。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术的多孔膜保护纳米材料固相微萃取装置结构简单，具有柔韧的特性，可根据实际需要调整尺寸，并且热稳定性和化学稳定性良好，拓宽了薄膜固相微萃取装置的应用领域，现有的薄膜固相微萃取尚无商品化产品，且采用单一物质作为吸附剂，吸附能力有限；外包膜也是根据情况进行选择。本专利技术的多孔膜保护纳米材料固相微萃取装置可以应用更为复杂的基质，高通量的吸附能力可以达到纳克级，实现痕量分析，本专利技术的多孔膜保护纳米材料固相微萃取装置在进行物质检测时受基质影响小、成本低、可反复使用、省时、试剂用量少，并且富集效率高。2、本专利技术的多孔膜保护纳米材料固相微萃取装置的TiO2/ZIF-8/碳纳米管通过ZIF-8分布到碳纳米管的管内或管外，增加比表面积同时提高萃取容积；碳纳米管具有良好的气体吸附性能，ZIF-8为具有大小孔径的多孔框架材料且具有较强的耐腐蚀性和较好的热稳定性，本专利技术中碳纳米管和ZIF-8有机结合，不仅使目的产物的气体吸附性能得到了较大的提升，也使其耐腐蚀性和热稳定性得到了极大的提高，这比以往的SPME(固相微萃取)具有更优异的吸附性能，所以可以对纳克级、微克级的痕量有机物质进行吸附；另外，因其耐腐蚀性和热稳定性的提高，使得其应用更为广泛，可应用到更为恶劣的环境检测中去，TiO2为两性金属氧化物，表面具备丰富羟基和Lewis酸活性位点，有利于萃取富集，TiO2的两性性能具有较为广阔的应用场景，对酸碱性无限制。3、本专利技术的多孔膜保护纳米材料固相微萃取装置是膜包裹的结构，稳定性好并且采用了TiO2/ZIF-8/碳纳米管为填充吸附材料，具有较高的萃取容量；且成本低廉，约20元/个，可以反复测定几十次，仍然保持较好的萃取性能。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术的多孔膜保护纳米材料固相微萃取装置结构示意图。图2是本专利技术实施例1的TiO2/ZIF-8/碳纳米管的扫描电镜图。图3是本专利技术实施例1的TiO2/ZIF-8/碳纳米管的X射线衍射图。图4是本专利技术实施例2的多孔膜保护纳米材料固相微萃取装置用于痕量分析时的气相色谱图。附图标记说明：1—多孔聚偏氟乙烯膜；2—空腔。具体实施方式实施例1如图1，本实施例的多孔膜保护纳米材料固相微萃取装置，包括多孔聚偏氟乙烯膜1，所述多孔聚偏氟乙烯膜1四周闭合形成空腔2，所述空腔2内填充有TiO2/ZIF-8/碳纳米管。本实施例的多孔膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔膜保护纳米材料固相微萃取装置，其特征在于，包括多孔聚偏氟乙烯膜(1)，所述多孔聚偏氟乙烯膜(1)四周闭合形成空腔(2)，所述空腔(2)内填充有TiO

【技术特征摘要】
1.一种多孔膜保护纳米材料固相微萃取装置，其特征在于，包括多孔聚偏氟乙烯膜(1)，所述多孔聚偏氟乙烯膜(1)四周闭合形成空腔(2)，所述空腔(2)内填充有TiO2/ZIF-8/碳纳米管。


2.根据权利要求1所述的一种多孔膜保护纳米材料固相微萃取装置，其特征在于，所述TiO2/ZIF-8/碳纳米管的制备方法为：
S1、将碳纳米管加入至质量分数为68％的硝酸水溶液中，超声5min～10min后，在温度为130℃～150℃的条件下回流12h～24h后，将得到的回流液进行固液分离处理，将得到的固态物用去离子水洗涤至pH值为7.0，干燥后得到活化的碳纳米管；
S2、将S1中得到的活化的碳纳米管加入至硝酸锌的甲醇溶液中，超声5min～10min后，进行固液分离处理，将得到的固态物用去离子水洗涤至pH值为7.0，干燥后得到固定有锌源的活化碳纳米管；
S3、先将2-甲基咪唑甲醇溶液倒入至S2中得到的固定有锌源的活化碳纳米管中，在室温的条件下搅拌60min～120min，然后在转速为8000r/min的条件下离心5min，将沉淀物用甲醇洗涤3次～5次，然后在温度为80℃～100℃的条件下干燥12h～24h，研磨后，得到ZIF-8/碳纳米管粒子；
S4、将浓度为0.4mol/L的钛酸四丁酯的无水乙醇溶液在温度为25℃～35℃水浴中的条件下搅拌2.5h～3h后，边搅拌边滴加混合液，滴加完成后继续搅拌60min，然后在温度为60℃的条件下浓缩至体积的1/2时止，得到TiO2浓缩液；所述混合液为摩尔比为6：3：0.5：0.5的无水乙醇、去离子水、硝酸和冰醋酸的混合物；
S5、向S3中得到的ZIF-8/碳纳米管粒子中加入S4中得到的TiO2浓缩液，超声振荡混合后过滤，用清水洗涤，然后在温度80℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：王聪，
申请(专利权)人：杭州职业技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33