[发明专利]一种化学键合固定聚合离子液体涂层制备固相微萃取纤维的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境分析化学领域，尤其涉及环境样品前处理技术方面。 

背景技术

离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子结合而成的盐，熔点通常低于100℃。离子液体的物理化学性质依赖于构成它的有机阳离子和阴离子的种类。离子液体具有无蒸气压、热稳定性好、黏度及溶解性能可调等特性，同时对各种有机化合物具有良好的分离和富集能力，因此在分析化学领域，尤其是样品的分离和富集方面对其有较多的研究和应用。离子液体已用于大量有机化合物(多环芳烃，苯及其同系物，抗生素等)和金属离子(Ag⁺，Hg²⁺，Cd²⁺，Cs⁺等)的液液萃取和液相微萃取分离富集。由于离子液体无蒸气压，无法将其气化排出气相色谱系统，因此基于离子液体的液液萃取和液相微萃取技术不能直接与气相色谱联用。为克服此问题，人们发展了基于离子液体的固相微萃取技术。Liu等将离子液体直接涂在不锈钢丝上制备了一次性固相微萃取涂层，该涂层的稳定性并不是很好，部分离子液体在进样口解吸过程中脱落并污染气相色谱进样口，干扰目标物的分离测定；另一方面，在每次萃取之前都要重复包裹离子液体涂层，操作较复杂(JF Liu，N Li，GB Jiang，et al，J.Chromatogr.A 2005，1066，27-32)。后来，Zhao等用离子液体聚合物制备了可重复使用的固相微萃取纤维(FZhao，YJ Meng，JL Anderson，J.Chromatogr.A 2008，1208，1-9)。上述两种方法都是采用物理吸附的办法将离子液体或其聚合物涂在纤维上，其涂层的稳定性并不理想，在使用操作过程中涂层在反复刮蹭下易发生脱落。如果能够通过化学键合作用将离子液体涂层固定在萃取纤维上，便有望提高涂层的稳定性，延长萃取纤维的使用寿命。 

本发明通过多层修饰方法，将两种端基带有乙烯基的离子液体通过共聚合作用固定在不锈钢丝上作为固相微萃取纤维的涂层，获得了足够厚的 涂层，从而获得足够的萃取能力，制备出了寿命长、稳定性好的新型固相微萃取纤维。由于离子液体及其聚合物对各种有机化合物和金属离子具有优良的分离富集效果，且带有特殊基团的功能性离子液体能够选择性地萃取目标物，利用本发明可制备出具有广谱或特异性萃取能力的离子液体聚合物固相微萃取纤维，具有良好的应用前景。 

发明内容

对于将离子液体及其聚合物作为固相微萃取纤维涂层的研究已经有过报道。传统方法是将离子液体或其聚合物通过物理吸附涂在不锈钢丝或石英纤维上，所包裹的离子液体及其聚合物涂层的稳定性不好，部分涂层容易剥落，使用寿命短。本发明用化学键合的方法将离子液体固定在不锈钢丝表面，从而制备了长期稳定性好的固相微萃取纤维。 

在本发明中提出了一种制备固相微萃取纤维的方法，所述固相微萃取纤维依次包含基体、金层、硅氧烷巯基层或硅氧烷氨基层、二氧化硅层和聚合离子液体涂层，其中所述金层与所述硅氧烷巯基层或硅氧烷氨基层之间通过Au-S键或Au-N连接，所述硅氧烷巯基层与所述二氧化硅层之间、所述二氧化硅层与所述聚合离子液体涂层之间通过Si-O-Si键连接，所述方法包括以下步骤： 

a金层形成步骤，其中在所述基体上形成金层，从而获得第一固相微萃取纤维半成品； 

b硅氧烷巯基层或硅氧烷氨基层形成步骤，其中将来自步骤a的所述第一固相微萃取纤维半成品转移到带有硅氧烷基团的巯基化合物或氨基化合物的溶液中，使带有硅氧烷基团的巯基化合物或氨基化合物通过Au-S键或Au-N键连接到金层上，从而获得第二固相微萃取纤维半成品； 

c二氧化硅层形成步骤，其中将b中得到的所述第二固相微萃取纤维半成品浸入硅酸钠水溶液中，通过硅酸钠的缓慢水解在所述第二固相微萃取纤维半成品上形成一层二氧化硅层，以形成第三固相微萃取纤维半成品； 

d离子液体层固定步骤，将c中得到的所述第三固相微萃取纤维 半成品浸入带有硅氧烷基团和可聚合基团的第一离子液体溶液中，加热回流，通过硅氧基和二氧化硅壳层间的共价键将离子液体固定，获得第三固相微萃取纤维半成品； 

e聚合离子液体层形成步骤，将d中得到的所述第三固相微萃取纤维半成品浸入带有可与第一离子液体聚合的基团的第二离子液体溶液中，使其进行共聚反应。