共价有机框架材料SCU-1嫁接不锈钢阵列微孔纤维的制备方法技术

本发明专利技术提供一种共价有机框架材料SCU

【技术实现步骤摘要】
共价有机框架材料SCU
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1嫁接不锈钢阵列微孔纤维的制备方法


[0001]共价有机框架材料SCU
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1嫁接不锈钢阵列微孔纤维的制备方法

技术介绍

[0002]脱胎于固相萃取技术的固相微萃取(SPME)于1990年由Arthur和Pawliszyn
[1]首次报道。SPME因其快速、便捷、无溶剂的优点，得到广泛关注。该技术基于纤维的萃取相和目标分析物的样品相之间的分配平衡，将萃取后的纤维于高温下对分析物进行解吸，通过GC分析可得到高富集因子。作为一种高效的萃取分离技术，SPME在环境、农药、医药、食品等方面均有应用。
[0003]在SPME中，作为萃取纤维主体的基底起着重要作用，传统商用SPME纤维多以石英纤维为基底，但石英纤维易碎、寿命短、成本高，因此实验者不得不去寻找更耐用纤维。如今，开发了多种具有良好力学性能的金属纤维克服这些缺点，例如不锈钢纤维、钛纤维、铜纤维、铝纤维和镍纤维等。
[0004]通常，金属纤维以两种方式作为SPME纤维，首先是金属纤维直接作为SPME纤维，这种纤维具有制备简单、耐高温、坚固等优点。其次，由于金属纤维的特殊吸附作用导致其应用领域狭窄，故许多研究者开发了各种物理涂层和化学修饰方法，以扩大金属纤维的应用领域并提高金属纤维的萃取效率。现如今已将共价有机框架材料(COFs)、金属有机框架材料(MOFs)、碳纳米管、石墨烯、金属氧化物纳米颗粒等新材料用于SPME。
[0005]目前，COFs已被应用于通过物理或化学方法对SPME纤维进行改性。由于在色谱实验过程中涂层与注射器内壁的反复摩擦，导致纤维脱落的碎裂是不可避免的。通过强共价相互作用制造的化学键合涂层在一定程度上可以提高固相微萃取纤维的寿命。此外，Li
[2]报道了一种具有100nm微孔的电化学蚀刻SSF，将官能团接枝到SSF的微孔中为涂层提供更稳定的锚点，从而提高纤维的耐用性和坚固性。
[0006]多环芳烃(PAHs)是具有两个或多个芳环的有机化合物，其主要来源是人类的生产和生活，如有机物的不完全燃烧、煤炭的燃烧和焦化工业。许多PAHs对生物体具有多种致突变和致癌作用。PAHs在大气沉积的作用下，从土壤、大气等环境中转移到各个水域。但由于PAHs的痕量水平和样品基质的复杂性，直接分析PAHs通常很困难。
[0007]比如现有技术，将TMC(2.12g,8mmol)溶解在60mL EA中，将PPD(0.64g,6mmol)溶解于30mL EA，在0℃冰水浴条件下逐滴滴入TMC溶液中并在室温下搅拌24h，反应结束后将所得的黄色固体产物分别用蒸馏水、乙醇和丙酮润洗，直至溶剂变为无色透明。于55℃下真空干燥过夜，命名为COF
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SCU1。COF
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SCU1涂层固相微萃取纤维的制造包括以下六个步骤：(1)用硝基盐酸(HCl/HNO3＝3:1,v/v)蚀刻不锈钢纤维的一端(1.5cm)产生直径约180μm的粗糙表面，用蒸馏水冲洗，风干；(2)将预处理后的不锈钢丝在室温下浸入含有0.10mol
·
L
‑1[Ag(NH3)2]+
和0.50mol
·
L
‑1的葡萄糖反应溶液中2.5h，形成微结构银层，扩大其表面积并增加其化学稳定性；(3)将官能化不锈钢丝清洗干燥后，将其浸入1.5mL Eppendorf管中的环氧
树脂胶中，然后快速拔出；(4)将纤维垂直插入1.5mL Eppendorf管中制备好的COF
‑
SCU1粉末中，旋转几个循环，然后拔出。随后，将涂覆的纤维放入烘箱中，在150℃下干燥30min；(5)将纤维再次浸入环氧树脂胶中，形成一层聚合物薄膜，可以保护整个涂层，避免粉末剥落；(6)将得到的COF
‑
SCU1涂层纤维更换柱塞组装成5μL GC微量注射器，组成自制固相微萃取装置，然后在气相色谱注射器中在氮气下250℃老化，直到气相色谱稳定获得了基线。
[0008]该现有技术存在以下的缺点：
[0009]1)蚀刻不锈钢纤维表面虽粗糙但不足以为枝接材料提供充足而稳定的附着位点；
[0010]2)利用环氧树脂胶涂覆COF
‑
SCU1为物理涂覆法，该方法会使涂层易脱落，影响涂层的吸附效果；涂覆COF
‑
SCU1之后再涂覆一层环氧树脂胶虽在一定程度上减少了涂层的脱落但因对涂层有一定的遮盖影响，在一定程度上减少了COF
‑
SCU1的吸附效果。

技术实现思路

[0011]针对上述技术问题，本专利技术提供一种由电化学蚀刻阵列微孔不锈钢纤维为基底，利用化学键将吸附剂锚定在微孔中的SPME纤维，凭借吸附剂COF
‑
SCU1的高热稳定性和吸附效率吸附水中痕量PAHs。
[0012]具体的技术方案为：
[0013]共价有机框架材料SCU
‑
1嫁接不锈钢阵列微孔纤维的制备方法，包括以下步骤：
[0014]S1：蚀刻
[0015]用磷化硅砂纸轻微打磨304不锈钢纤维，再浸入甲醇和丙酮中分别超声10min，以除去表面附着的有机物，再用超纯水轻轻冲洗，最后在氮气流下干燥；
[0016]不锈钢纤维置于四电极电化学腐蚀装置中，在不锈钢纤维表面生成阵列微孔；
[0017]蚀刻过的不锈钢纤维用超纯水轻轻冲洗，洗去不锈钢纤维表面残留的有机物，最后在氮气流下干燥，得到蚀刻纤维。
[0018]S2：氨基化
[0019]获得的蚀刻纤维浸入APTES/无水乙醇的混合溶液中，在50℃油浴的条件下反应8h，后在氮气流下干燥以获得氨基官能化SSF即SSF
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NH2；
[0020]APTES/无水乙醇的混合溶液中，APTES/无水乙醇体积比为2:8；
[0021]S3：制备COF
‑
SCU1并将其枝接在SSF
‑
NH2上
[0022]将PPD的EA溶液在0℃冰水浴条件下逐滴滴入到TMC的EA溶液中得到混合溶液；将SSF
‑
NH2放入混合溶液中，并在室温下搅拌24h；
[0023]TMC的EA溶液按照4mmol TMC：30mL EA比例配置；
[0024]PPD的EA溶液按照3mmol PPD：15mL EA比例配置；
[0025]反应结束后得到两种产物：COF
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SCU1成功枝接不锈钢纤维的纤维和COF
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SCU1；两种产物分别用无水乙醇、丙酮和超纯水润洗；
[0026]COF
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SCU1于80℃下真空干燥12h蒸发溶剂；
[0027]COF
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SCU1成功枝接不锈钢纤维的纤维于50℃下真空干燥12h。
[0028]本专利技术具有的技术效果：
[0029]1)通过电化学蚀刻不锈钢纤维，在其表面生成具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.共价有机框架材料SCU
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1嫁接不锈钢阵列微孔纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：蚀刻用磷化硅砂纸轻微打磨304不锈钢纤维，再浸入甲醇和丙酮中分别超声10min，以除去表面附着的有机物，再用超纯水轻轻冲洗，最后在氮气流下干燥；不锈钢纤维置于四电极电化学腐蚀装置中，在不锈钢纤维表面生成阵列微孔；蚀刻过的不锈钢纤维用超纯水轻轻冲洗，洗去不锈钢纤维表面残留的有机物，最后在氮气流下干燥，得到蚀刻纤维；S2：氨基化获得的蚀刻纤维浸入APTES/无水乙醇的混合溶液中，在50℃油浴的条件下反应8h，后在氮气流下干燥以获得氨基官能化SSF即SSF
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NH2；S3：制备COF
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SCU1并将其枝接在SSF
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NH2上将PPD的EA溶液在0℃冰水浴条件下逐滴滴入到TMC的EA溶液中得到混合溶液；将SSF
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NH2放入混合溶液中，并在室温下搅拌24h；反应结束后得到两种产物：COF
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SCU1成功枝接不锈钢纤维的纤维和COF
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【专利技术属性】
技术研发人员：李保会，杨梦奇，申雪通，李梓涵，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：