磁性氮掺杂石墨烯和固定化金属亲和型磁性吸附剂的制备及应用

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样品前处理是复杂样品分析过程中的重要一环。在众多的样品前处理方法中,使用磁性粒子作为吸附剂的磁性固相萃取(MSPE),因为具有快的传质动力学且操作简便快捷而备受青睐。故而,新型磁性吸附剂的开发已经成为当前分析化学研究中的热点之一。近年来,石墨烯作为一种热点材料,已被广泛地用于各个化学研究领域。但是石墨烯容易发生不可逆的聚集,并且难以从液相中分离出来,这便限制了其在吸附分离中的发展。因此,人们开发了多种改性方法用于改善石墨烯的吸附性能。本文采用杂原子掺杂和表面修饰的方法合成了两种磁性吸附剂,将它们分别应用于对环境污染物和植物激素的检测。主要研究内容如下:(1)采用一步水热法高效地合成一种磁性的氮掺杂石墨烯(mag NG),并将其应用于对非甾体抗炎类药物(NSAIDs)的吸附研究中。由于石墨烯具有较大的比表面积,在掺杂了氮之后可通过强的疏水作用力、π-π相互作用以及氢键作用获得良好的吸附效果。采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、元素分析仪、X-射线光电子能谱(XPS)、超导量子干涉磁测量系统(SQUID)等方法对所制备的吸附剂形貌、化学成分、磁性等进行表征。在对影响萃取效率的参数进行了详细优化后,将mag NG用于环境样品中NSAIDs的分离富集,结合高效液相色谱建立了NSAIDs的高灵敏分析方法,其检测限范围为1.07-1.53 ng/m L,加标回收率在81.2%-121.5%之间,日内和日间的相对标准偏差均小于10.8%。所建立的方法具有萃取过程高效、线性范围宽、精密度高等优点。(2)在磁性石墨烯(magGO)表面快速沉积稳定的聚多巴胺(PDA)和聚乙烯亚胺(PEI)层后,采用表面引发原子转移自由基聚合法(SI-ATRP),将聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝到其表面形成主链,之后再通过开环反应,将亚氨基二乙酸(IDA)枝接在GMA链上,最后固定Cu2+,得到磁性石墨烯基固定化金属离子亲和吸附剂(mag GO@PDA/PEI@GMA@IDA-Cu2+),利用Cu2+与N的配位作用,达成对细胞分裂素(CKs)的选择性吸附。对mag GO@PDA/PEI@GMA@IDA-Cu2+的形貌、化学结构等进行了表征。优化了萃取条件后,将其用于植物样品中细胞分裂素的分析检测,样品加标回收率在84.2-120%之间,日内和日间相对标准偏差均小于11.0%。因此,该分析方法具有检测植物中痕量的CKs的能力,且萃取过程快速、高效。
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