三嗪基多孔有机聚合物的设计合成及其对环境和食品中有机污染物的固相微萃取

来源 :河北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lishuangjie2009
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有机污染物具有迁移性、高毒性和难降解等特点,是造成环境和食品污染的主要原因之一。由于实际样品中的基质较为复杂,从而需要在检测前进行样品前处理,以此分离和富集目标分析物并且减小或消除基质干扰。固相微萃取(Solid phase microextraction,SPME)集采样、萃取、富集、进样于一体,有着操作简单,环境友好等特点。基于三嗪基多孔有机聚合物(Triazine-based porous organic polymers,TPOPs)的固相微萃取技术用于检测环境和食品的微量有机污染物,成为样品前处理技术领域的研究热点之一。本论文设计合成了多种三嗪基多孔有机聚合物,探究了其在固相微萃取领域的分析性能。将TPOPs制成固相微萃取纤维与气相色谱(Gas chromatography,GC)或气相色谱-质谱(GC-mass spectrometry,GC-MS)联用,分析和检测食品和环境中多种有机污染物。本论文的主要研究内容如下:1.三嗪类多孔有机聚合物CC-TSB由单体三聚氯氰(Cyanuric chloride,CC)和反式-二苯乙烯(Trans-stilbene,TSB)通过傅克反应制成,随后用作固相微萃取纤维涂层,用于萃取多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)及其硝化和氧化衍生物。基于CC-TSB的固相微萃取法与气相色谱/火焰离子化检测(Gas chromatography-flame ionization detection,GC-FID)相结合,测定多环芳烃及其衍生物的富集因子为548-1236,检出限为0.41-2.81 ng L-1。一根纤维对分析物进行五次重复测定,相对标准偏差(Relative standard deviations,RSD)在4.6-9.4%的范围内,三根平行制备的纤维对纤维的RSD在6.2-10.9%的范围内。环境水样分析物的相对回收率在88.6-106.4%之间,RSD在4.0%到11.7%之间(n=5)。2.通过三聚氯氰、三蝶烯(Triphene,TPC)、芴和1,3,5-三苯基苯的简单傅克反应,构建了三种基于三嗪基的共价骨架(Covalent triazine-based frameworks,CTFs)。然后将CTFs材料用作固相微萃取涂层,用于萃取邻苯二甲酸酯类(Phthalate esters,PAEs)。得益于大比表面积和高孔体积,新合成的基于CC-TPC的SPME方法显示出较大的富集因子(978-2157)、低检测限(0.027-0.084 ng g-1)、令人满意的线性范围(0.09-20 ngg-1)、可接受的重复性(4.3-9.6%)和良好的回收率(92.0-104.6%)。结果表明,所建立的固相微萃取方法灵敏、可靠,可用于食品接触塑料中PAEs的分析。3.通过2,4,6-三(4-甲酰苯氧基)-1,3,5-三嗪与1,3-双(4-氨基苯基)脲的醛胺缩合反应,首次成功构建了一个多孔有机骨架N-COF。制备的N-COF具有良好的稳定性和对有机氯农药(Organochlorine pesticides,OCPs)的高亲和力。因此,N-COF被用作固相微萃取纤维涂层,用于从蔬菜和水果样品中提取六种有机氯农药,包括生菜、卷心菜、大白菜、苹果、梨和桃,然后用气相色谱-电子捕获检测器(GC-microelectron capture detection,GC-ECD)进行检测。在最佳条件下,果蔬样品的OCPs在0.1-1.0 ng g-1至100.0 ng g-1范围内存在良好的线性关系,分析物的检出限在0.03-0.3 ng g-1范围内。本研究为蔬菜和水果中痕量有机氯农药的灵敏分析提供了新的选择。4.开发了一种无机-有机纳米结构策略,将β-酮烯胺连接的共价有机骨架(Covalent organic skeleton,COF)在二维 MXene 界面组装合成 MXene/COF 异质结构(Ti3C2Tx/TAPT-TFP)。Ti3C2Tx/TAPT-TFP 保留了 MXenes 的二维结构和高吸附容量,以及COF的大比表面积和丰富的吸附位点。此外,COF的堆积或聚集结构以及MXene的再堆积和易氧化性也得到了解决。将Ti3C2Tx/TAPT-TFP作为新型固相微萃取吸附剂用于吸附果蔬等样品中的痕量OCPs。Ti3C2Tx/TAPT-TFP的SPME性能优于纯MXene或纯COF材料。基于Ti3C2Tx/TAPT-TFP 的 SPME 方法实现了较低的检出限(0.036-0.090 ng g-1)、较宽的线性范围(0.12-20.0 ng g-1)和较好的重复性(RSD<9.8%),用于分析水果和蔬菜样品中的OCPs。
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