[发明专利]一种羧基化多孔氧化碳氮纳米材料及其制备的固相微萃取涂层纤维与应用

说明书

本发明公开了一种羧基化多孔氧化碳氮纳米材料及其制备的固相微萃取涂层纤维与在检测邻苯二甲酸酯类化合物中的应用，其以尿素和葡萄糖为原料制得一种羧基化多孔氧化碳氮（HOCN‑COOH）纳米材料，所得羧基化多孔氧化碳氮纳米材料不仅可以加速传质，还可提供高亲和力以促进富集性能。同时，本发明通过逐层化学键合的方法将所得羧基化多孔氧化碳氮纳米材料键合到不锈钢纤维上，得到一种具有稳定性高、重现性好、寿命长的固相微萃取涂层纤维，其可用于海产品、酒类或方便面中邻苯二甲酸酯类化合物的检测，具有良好市场前景。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种羧基化多孔氧化碳氮纳米材料及其制备的固相微萃取涂层纤维与所得固相微萃取涂层纤维在检测邻苯二甲酸酯类化合物中的应用。

背景技术

固相微萃取（Solid phase microextraction，SPME）由Pawliszyn及其同事在20世纪90年代首次引入，是一种极其简单、灵敏且无需溶剂的样品前处理技术，已广泛应用于环境、药学、生物学和工业等各个领域。固相微萃取纤维的涂层材料是影响灵敏度、选择性、稳定性和工作寿命的关键因素，该技术主要是基于样品基质中的目标分析物与纤维涂层之间的相互作用。因此，有必要开发一种新颖有效的涂层材料。同时，如何有效地将吸附剂固定在载体表面上对于SPME开发也是非常必要的。目前最常用的固相微萃取涂层制备方法为物理粘附法、原位水热法和溶胶-凝胶法。然而，多步合成的纳米材料难以通过原位合成的方法与不锈钢丝键合。

邻苯二甲酸酯类（phthalic acid esters，PAEs）是由一个或两个苯环组成，通常用作增塑剂以改善聚合物产品的透明度、耐久性、寿命及柔韧性等性能，同时，PAEs还广泛用于个人护理（如香水、乳液和化妆品）、油漆、玩具、食品包装、医疗器械和药品等产品。PAEs很容易在热应力或机械应力下释放，而其浸入环境会对人体健康产生不利影响，如导致癌症和内分泌干扰。

本发明通过简便的方法合成了具有大表面积、良好分散性和含许多N、O活性基团的羧基化多孔氧化碳氮（HOCN-COOH）纳米材料。该纳米材料不仅可以加速传质，还可提供高亲和力以促进富集性能。同时，本发明采用逐层化学键合方法成功制备了HOCN-COOH纳米材料涂层纤维，其具有稳定性高、重现性好、寿命长的优点。基于这种新的HOCN-COOH纳米材料的涂层纤维与气相色谱-质谱（GC-MS）联用可实现对不同类型的复杂基质（海产品、酒类、方便面）中PAEs的检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种羧基化多孔氧化碳氮纳米材料及其制备的固相微萃取涂层纤维与所得固相微萃取涂层纤维在检测邻苯二甲酸酯类化合物中的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一要保护的是一种羧基化多孔氧化碳氮纳米材料，其制备方法包括以下步骤：

（1）HOCN的制备：将尿素和固体葡萄糖按重量比10:1混合，加入到具有紧固盖的坩埚中，并放入具有程序式控温系统的管式炉中加热，其加热程序为：先升温至550 ℃，保持1h，然后降至200 ℃，保持20 min，再升温至800 ℃保持1 h，然后降至室温，获得黑色固体HOCN；将100 mg的HOCN悬浮在25 mL、10 mol·L^-1的HCl溶液中，并搅拌1 h，然后将产物以5000 rpm离心10 min以除去上清液，所得沉淀物用蒸馏水洗涤数次以除去酸后，将产物分散在100 ml超纯水中，超声处理6 h，形成稳定的HOCN分散体，将其冷冻干燥得HOCN粉体，储存备用；