新型金属有机骨架材料及其复合材料在样品前处理中的应用

摘要

多环芳烃作为一种持久性有机污染物，具有致畸、致癌、致突变特性，容易引起生物体的DNA损伤，发展高效、灵敏、高选择性的多环芳烃分析检测手段是十分迫切的。然而它在环境样品中往往是痕量存在的，而且环境样品的基质往往都很复杂，严重干扰目标物的分析检测，因此对样品进行净化、富集预处理非常重要。作为分析检测中的关键环节，样品前处理技术不断发展，并期望通过发展新型吸附剂实现复杂环境样品的净化与富集。金属有机骨架材料(Metal-OrganicFrameworks，MOFs)作为一类新型多孔材料，具备许多独特的性质，如多孔性、比表面积大、结构丰富、孔道可调、热稳定性和溶剂稳定性良好等，在样品前处理技术的应用中具有巨大的优势。本文旨在探索MOFs复合材料的构建，研究MOFs及其复合材料作为吸附剂在样品前处理中的发展潜力。具体研究内容如下:
　　1.设计并合成新型纤维素/沸石咪唑酯骨架材料复合微球。本实验利用纤维素溶液通过溶胶-凝胶转相法制备拥有丰富大孔/介孔孔道的纤维素微球，并考察了工艺参数对微球结构及形貌的影响。以纤维素微球为多孔基底，通过原位水热合成法在其表面及孔道中生长ZIF-8纳米晶体，形成具有多级孔道结构的复合微球。通过傅里叶红外光谱、扫描电镜、X射线衍射等表征手段，证明了纤维素/沸石咪唑酯骨架材料复合微球的成功合成。
　　2.利用纤维素/沸石咪唑酯骨架材料复合微球作为固相萃取吸附剂，通过与HPLC-FLD联用，分析检测环境水样中的多环芳烃。本实验考察了吸附剂用量、水样体积、洗脱条件、有机改性剂用量、盐浓度等因素对固相萃取效率的影响。利用该方法检测环境水样中的多环芳烃，灵敏度、准确度高，能在一个较宽的范围内获得良好的线性，线性相关系数在0.9988-0.9999之间，用于实际样品检测能获得满意的回收率，相对标准偏差低于9.8％。
　　3.利用多巴胺自组装修饰不锈钢丝，制备了ZIF-7、UiO-66、HKUST-1三种MOFs涂层，通过扫描电镜、傅里叶红外光谱及X射线衍射等表征，证明了涂层的成功合成。对比三种MOFs涂层对多环芳烃的萃取效果，UiO-66涂层对大部分目标物均有较强的萃取能力。通过优化影响固相微萃取的主要因素，包括洗脱溶剂、洗脱时间、萃取时间及盐浓度，UiO-66涂层被成功应用于环境水样中多环芳烃的分析检测。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 样品前处理技术

1．1．1 样品前处理技术的分类

1．1．2 样品前处理技术的发展趋势

1．2 金属有机骨架材料

1．2．1 金属有机骨架材料的优点

1．2．2 金属有机骨架材料的合成方式

1．2．3 金属有机骨架材料的分类

1．3 金属有机骨架材料在前处理中的应用

1．4 持久性有机污染物分析检测

1．5 本文研究思路及主要内容

第2章 新型纤维素／沸石咪唑酯骨架材料复合微球的制备及表征

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 试剂与药品

2．2．2 纤维素微球的制备

2．2．3 ZIF-8@CM复合微球的制备

2．2．4 材料表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 制备工艺对纤维素微球成型及粒径的影响

2．3．2 纤维素微球理化性质表征

2．3．3 ZIF-8@CM复合微球的构建

2．4 本章小结

第3章 基于纤维素／沸石咪唑酯骨架材料复合微球的固相萃取联合HPLC测定环境水样中的多环芳烃

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂与样品

3．2．2 实验仪器

3．2．3 ZIF-8@CM复合微球的制备

3．2．4 固相萃取过程

3．2．5 色谱分析

3．3 结果与讨论

3．3．1 CM、ZIF-8及ZIF-8@CM萃取性能比较

3．3．2 固相萃取条件优化

3．3．3 方法验证

3．3．4 实际水样分析

3．3．5 相关文献比较

3．4 本章小结

第4章 聚多巴胺修饰法制备金属有机骨架材料固相微萃取涂层用于水样中多环芳烃的测定

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 试剂与样品

4．2．2 实验仪器

4．2．3 固相微萃取涂层的制备

4．2．4 萃取实验

4．2．5 色谱分析

4．3 结果与讨论

4．3．1 MOFs涂层制备及表征

4．3．2 MOFs涂层萃取性能比较

4．3．3 萃取条件优化

4．3．4 方法验证

4．3．5 实际水样分析

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间所发表的学术论文目录

致谢