新型多孔有机框架衍生的磁性吸附剂在一些农药残留测定中的应用

来源 :河北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mile999
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近年来,新型多孔有机框架材料,包括金属有机框架(metal-organic frameworks,MOFs)和多孔有机聚合物材料(porous organic polymers,POPs),引起了学术界和企业界的密切关注。它们均可应用于气体吸附与分离,生物传感及催化等领域。由于MOFs比表面积高、孔径可调、丰富的金属/有机支架,它们被广泛的用作模板和碳源制备纳米多孔碳材料。选择以Fe,Co或Ni为金属簇的MOFs碳化可直接制备磁性纳米多孔碳。POPs因其高的比表面积、良好的化学稳定性和热稳定性,已被成功应用于诸多领域。基于此,本论文研究了两种多孔有机框架材料的合成。一是制备了双金属MOF,通过热裂解制备了磁性纳米多孔碳。二是制备了卟啉基的多孔有机聚合物(P-POPs),并通过原位共沉淀的方法合成了磁性多孔有机框架。对两种材料的结构和形貌进行了表征,对其吸附性能及吸附机理进行了研究。主要研究内容如下:  1.以Co/ZIF-8作为前体,通过一个简单的碳化过程,成功地合成了磁性多孔碳材料Co/HPC。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、振动样品磁强计和氮气吸附脱附等温线对Co/HPC进行了表征。结果表明,Co/HPC具有规则的多而体形状且大小均匀、良好的磁性、大的表面积以及多级孔(微孔、介孔和大孔)结构。为了评价Co/HPC的萃取能力,将Co/HPC作为磁性吸附剂用于萃取环境水样和冬瓜样品中的三嗪类除草剂,并结合高效液相色谱进行检测分析。同时,对影响萃取效率的主要参数进行了优化。在最佳条件下,四种三嗪类除草剂的线性良好,相关系数(r)均大于0.9970。水样和冬瓜样品中4种除草剂的的检测限(S/N=3)分别为0.02ng/mL和0.1ng/g~0.2ng/g。该方法的回收率在80.3%至120.6%之间。  2.为了进一步考察Co/HPC的吸附能力,将其应用于磁性固相萃取氯酚类有机污染物,并结合高效液相色谱技术,建立了测定水和蜂蜜茶中氯酚的灵敏分析方法。考察了不同萃取条件及测定条件对测定结果的影响。结果表明,在最优条件下,氯酚在水和蜂蜜茶样品中的线性范围良好,分别为0.5ng/mL~100.0ng/mL和1.0ng/mL~100.0ng/mL,相关系数分别在0.9973~0.9996和0.9957~0.9996之间,检出限(S/N=3)在0.1ng/mL~0.2ng/mL之间。实验结果表明Co/HPC对氯酚具有较强的吸附能力。  3.卟啉基有机多孔聚合物(P-POPs)是由基本的卟啉单元通过共价键构成的一类新的无定型多孔聚合物。P-POPs具有高的比表面积、大的孔隙结构,而Fe3O4具有良好的磁性,因此通过共沉淀方法制备的Fe3O4-POP(MP-POP)将具备上述两者的优点,这使其可成为富集痕量分析物理想的吸附剂。为了评价MP-POP的萃取能力,将MP-POP作为磁性吸附剂用于富集黄瓜样品中苯基脲除虫剂(BUs),并利用高效液相色谱进行检测分析。对影响萃取效果的主要实验因素进行了优化。在最优条件下,相关系数良好(r≥0.9963),相对标准偏差低于6.28%,检出限为0.08ng/g~0.20ng/g,加标回收率在81.8%到103.5%之间。  4.为了拓宽MP-POP的应用范围,建立了磁性固相萃取-高效液相色谱测定葡萄汁中的苯基脲除草剂的分析方法。在最优条件下,线性范围良好(0.2ng/mL~100ng/mL),相对标准偏差较低(<6.8%),检出限为0.1ng/mL~0.2ng/mL,加标回收率为80.8%~117.2%。为更好地阐明MP-POP对分析物的吸附机理,将MP-POP用于萃取不同类型的有机化合物,包括多环芳烃、苯基脲杀虫剂,苯基脲除草剂和酚类。通过对不同分析物的富集倍数对比,进一步阐明了MP-POP可以和目标分析物之间形成疏水作用、π-π堆积和氢键相互作用力。
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