气相色谱固定相和固相微萃取（SPME）是毛细管气相色谱技术中的两个核心内容，也是分析化学工作者们研究的热点所在。SPME纤维是SPME技术的关键部件，近年来陆续有多种纤维被开发，但是有着制备过程繁琐耗时，涂层易脱落、使用寿命短暂、可使用温度低、不耐有机溶剂及难实现大规模生产等诸多不足之处。毛细管气相色谱固定相研究最近也受到了较大关注，目前报道的具有实用性的固定相仍存在诸多不足，比如其热稳定性、色谱行为及选择性方面仍然有待提高。本研究针对这些问题，围绕SPME纤维的材料及制备和高性能气相色谱固定相开发这2个方向进行研究，主要包括以下几个方面:1.石墨烯由于其优良的热稳定性、特殊的结构及良好的吸附性能，是一种理想型的吸附材料。本论文采用限域水热法制备了整体型石墨烯SPME纤维，该方法利用一根密封的玻璃管取代了常规的不锈钢反应釜作为水热法的反应容器，纤维的长度和直径可以通过玻璃管的尺寸进行控制。和常规的制备方法相比，该方法操作简单、纤维尺寸容易控制，且可以大规模制备纤维。此外，纤维表面呈现多孔的3D交联石墨片的结构，比表面积大，说明有很好的吸附能力。2.将所制备的石墨烯SPME纤维与气相色谱进行联用，包括多环芳烃、邻苯二甲酸酯和正构烷烃在内的三类不同性质的有机物被确定为目标萃取物，通过纤维对这三类物质的萃取效率来判断纤维的选择性。结果表明，石墨烯与芳香性疏水化合物存在π-π共轭及疏水作用，尤其对多环芳烃具有优异的萃取性能。以七种多环芳烃类为目标分析物，在优化的萃取条件下，对建立的G-SPME-GC进行评价。与文献报道的其它类型的分析方法相比，本研究所建立的方法具有更低的检测限和更宽的线性范围。该方法还成功应用于环境水样中多环芳烃的检测，实验取得了满意的结果。3.石墨烯具有热稳定性、特殊的分子结构和特别的作用力，被认为是一种选择性良好的色谱固定相。由于其本身溶解性不好的问题，一直未在毛细管气相色谱固定相中得到很好的应用。本文首次通过静态法成功地将石墨烯应用于毛细管气相色谱固定相中，考察了固定相的极性、柱效。柱分离性能测试结果表明石墨烯固定相具有理想的色谱行为和特殊的选择性，主要是基于疏水作用、π-π堆积作用、EDA作用以及氢键作用来实现对样品的分离。特别是π-π堆积作用对固定相的选择性起了很关键的作用，使得其对邻苯二甲酸酯类化合物有比HP-5MS更好的分离选择性。通过对色谱柱热稳定性的考察，发现260℃老化后仍有很好的分离效果，说明石墨烯色谱柱热稳定性好。总之，石墨烯固定相具有优异的色谱性能、选择性和热稳定性，具有很大的应用潜力。4.杯[4]吡咯由于其特殊的空腔结构、良好的热稳定、丰富的作用力以及在有机溶剂中良好的溶解性，使得其非常有潜力作为一种高分辨的气相色谱固定相。本论文采用静态法制备了两种不同的杯[4]吡咯毛细管气相色谱柱，分别为八甲基杯[4]吡咯（OMCP）以及四环己基杯[4]吡咯（THCP）。采用柱效、麦氏常数对固定相的基本色谱参数进行了评价。在混合醇、混合酯、混合烷烃、混合醛、卤代苯、溴代烷、BTEX及己烷异构体等多类样品的复杂混合物测试中，这类新型大环化合物固定相表现出良好分离能力，尤其是THCP固定相。THCP固定相不但对极性和非极性化合物有着很好的选择性和分离能力，对一些容易拖尾的物质也有着对称的峰形。OMCP固定相则对非极性的分析物显示了很好的选择性，如己烷异构体。此外，对苯胺和苯酚类异构体，THCP柱也表现出比HP-5MS更优异的选择性。通过对色谱柱热稳定性的考察，发现260℃老化后仍有很好的分离效果，说明杯[4]吡咯色谱柱热稳定性好。总之，杯[4]吡咯的独特的空腔结构、形状选择性、柔性以及包括色散力、偶极-偶极相互作用、-共轭等的各种作用力，使得其非常有希望作为一种高选择性的固定相。