石墨烯固相萃取技术的最新进展

色谱技术不仅是解决复杂样品分离分析的最佳手段,而且已经成为日常分析的最常用方法。然而,随着分析样品越来越复杂和多样化,需要分析检测的物质浓度越来越低,基体消除和目标物质富集等样品前处理步骤几乎成了难以回避的常规操作环节。在众多样品前处理技术中,固相萃取(SPE)无疑是使用最广泛的技术。常规SPE的基本原理和操作方式与液相色谱基本相同。SPE的迅速发展也主要得益于液相色谱种类丰富的固定相,这些固定相很容易移植到SPE,甚至直接用于SPE。同时,一些不适合液相色谱分析的非规整球形的吸附剂也可用于SPE。还有,新型材料和材料制备新技术也能迅速用于SPE填料。碳材料就是一个典型例子。碳纳米管出现后不久,很快就被用作SPE填料,并形成了持续数年的碳纳米管SPE研究热潮。近两年备受关注的新型碳材料石墨烯,因其具有独特的物理和化学性质,已经在吸附分离载体、纳米电子器件、能量储存、催化剂载体以及生物医学材料等领域显示出良好的应用前景,同时也吸引着越来越多的科研人员的关注。尽管石墨烯及其复合材料用于SPE的报道还较少,但可以预见,未来几年石墨烯及其复合物将会重演碳纳米管SPE的辉煌,掀起一股石墨烯固相萃取的热潮。石墨烯具有比碳纳米管更大的比表面积,而且石墨烯的制备更为简单,且不受金属离子的污染,因此可以预见石墨烯将成为比碳纳米管更优异的吸附剂而广泛用于SPE等分离领域。石墨烯不仅可以直接用作SPE填料,还能以各种复合材料形式用作SPE吸附剂。国内分析工作者似乎走在石墨烯SPE研究的前列。例如,江桂斌课题组［1］用石墨烯固相萃取富集了环境水样中的氯酚,发现石墨烯比C18、石墨化碳和碳纳米管等吸附剂的使用寿命更长、重现性更好、回收率更高。他们还将氧化石墨烯(GO)通过酰胺缩合反应固定在硅胶微球表面,然后将GO在硅胶表面还原为石墨烯,制备了两种SPE填料,用于环境污染物的富集分离,使柱性能得到了进一步提高［2］。Huang等将石墨烯固相萃取应用到生物大分子的分离,分别萃取了人血浆中的谷胱甘肽［3］和小鼠脑中的神经递质［4］,显示了石墨烯对生物样品良好的分离效果。下面从刚刚发表或即将正式发表的几篇有关石墨烯固相萃取的论文了解一下这一研究领域的最新动态。     

石墨烯及其复合材料在样品前处理中的应用

样品前处理新技术与方法研究是现代分析化学的重要研究课题与发展方向之一。固相萃取是目前应用最为广泛的样品前处理技术,其技术核心是吸附材料,因此开发新型吸附材料是样品前处理领域的研究热点。石墨烯是一种新型碳纳米材料,由于其良好的物理化学性质,在短短几年内迅速成为众多学科的研究热点。其高比表面积、良好的化学稳定性和热稳定性使之在分离科学领域得到广泛的应用。本文系统综述了石墨烯及其复合材料在样品前处理中的应用研究,主要包括其作为固定相在固相萃取、固相微萃取、磁固相萃取等技术在环境、食品、生物等样品前处理中的应用。     

新型样品前处理材料在环境污染物分析检测中的研究进展

针对复杂样品的分析和痕量目标物的检测,样品前处理是必不可少的,高效的样品前处理技术不仅可以去除或减小样品基质干扰而且能够实现分析物的富集,提高分析检测的准确性和灵敏度。近年来,固相萃取、磁分散固相萃取、枪头固相萃取、搅拌棒萃取、固相微萃取等高效的样品前处理技术已在环境污染物分析检测中获得广泛关注,萃取效率主要取决于萃取材料,所以新型的高效萃取材料一直是样品前处理研究领域的重要发展方向。该文总结和讨论了近年来新型样品前处理材料在环境污染物分析检测中的研究进展,主要聚焦在石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、无机气凝胶、有机气凝胶、三嗪基功能材料、三嗪基聚合物、分子印迹聚合物、共价有机框架材料、金属有机框架材料以及它们的功能化萃取材料等。这些材料已经被应用于环境样品中不同类别污染物的萃取富集,如重金属离子、多环芳烃、塑化剂、烷烃、苯酚、氯酚、氯苯、多溴联苯醚、全氟磺酸、全氟羧酸、雌激素、药物残留、农药残留等。这些样品前处理材料具有高的表面积、大量的吸附位点,并涉及多种萃取机理如π-π、静电、疏水、亲水、氢键、卤键等相互作用。基于这些萃取材料的多种样品前处理技术与各类检测方法如色谱、质谱、原子吸收光谱、荧光光谱、离子迁移谱等相结合,已广泛应用于环境污染物的高灵敏分析检测。最后,该文总结了样品前处理发展中存在的问题,并展望了其未来在环境分析中的发展趋势。     

固相萃取技术在食品痕量残留和污染分析中的应用

食品痕量残留和污染分析中,样品的前处理极为重要,也是其难点所在。由于食品和农产品样品的多样性和复杂性,目前还没有一种前处理技术能够适合所有情况下的所有样品。本文对近年来发展起来的新型固相萃取技术如固相微萃取、搅拌棒吸附萃取、基质固相分散萃取、分子印迹固相萃取、免疫亲和固相萃取、整体柱固相萃取、碳纳米管固相萃取等在食品痕量残留和污染分析中的应用进行了综述,对未来的发展前景作了展望。     

分子印迹样品前处理技术的研究进展

样品前处理是分析过程的关键环节,直接影响着分析结果的准确度和精密度．分子印迹聚合物具有特异性识别能力,能从复杂样品中选择性分离富集目标物,在复杂样品前处理领域中有重要的发展潜力和应用前景．本文综述了近年来分子印迹样品前处理技术的研究进展,包括分子印迹固相萃取、分子印迹固相微萃取、分子印迹膜萃取等样品前处理技术．     

磁性氧化石墨烯的制备及其在环境水样中7种内分泌干扰物检测中的应用

制备了十二胺修饰的磁性氧化石墨烯纳米材料并将其用于磁固相萃取。在对磁固相萃取材料合成与萃取条件以及液相色谱分离等条件进行优化的基础上,建立了磁固相萃取与高效液相色谱-紫外检测对环境水样中7种内分泌干扰物的分析方法。该方法对雌酮、雌二醇、雌三醇、双酚A、17α-乙炔基雌二醇、己烷雌酚和雄烯二酮7种内分泌干扰物的检出限在0.10~0.23 nmol/L之间。将该方法分别应用于废水样品和湖水样品的加标回收试验,回收率在73.9%~112.9%和74.9%~114.7%之间。该方法操作简便,分析成本较低,可为环境水体中内分泌干扰物的分析提供技术支持。     

三嗪基多孔有机材料的合成及在固相微萃取应用中的研究进展

三嗪基多孔有机材料(TPOPs)具有较大的比表面积、可调的孔道结构、较高的热和化学稳定性、丰富的π键体系等诸多优点,目前被广泛应用于气体储存、催化、能源转化和吸附等诸多领域。基于TPOPs的固相微萃取(SPME)技术近年来引起了人们的极大兴趣,成为样品前处理技术领域的研究热点之一。该文简要地综述了近年来TPOPs的合成方法及其在固相微萃取领域的应用与发展,并对该领域研究进行了展望。     

共价有机框架材料在固相萃取中的最新应用进展

固相萃取技术是一种快速简便的样品前处理技术,能够实现分析物的富集,提高分析检测的准确性和灵敏度,已被广泛应用于食品安全检测、环境污染物分析等领域。如何提高方法的灵敏度和选择性是样品前处理领域的不懈追求,其关键在于萃取材料的选择。共价有机框架(COFs)材料是一类晶态多孔聚合物,其首先经热力学控制的可逆聚合反应形成连锁单元,然后与具有一定对称性的有机小分子构筑单元连接而形成,已被广泛应用于气体吸附、催化、传感、药物输送等领域。COFs具有比表面积大、孔隙率高、稳定性好、可设计性强以及合成简单、选择性高等优点,在样品前处理领域中引起了广泛关注。目前,COFs作为一种新型固相萃取材料,已被应用于食品、环境、生物样品中不同类别污染物的萃取富集,如重金属离子、多环芳烃、苯酚、氯酚、氯苯、多溴联苯醚、雌激素、药物残留、农药残留等。采用不同单体合成的COFs对于不同类型分析物具有不同的富集效果,因此也可以通过对其进行修饰合成一种新型COFs,以达到对某种结构分析物的高效选择性富集。本文将介绍COFs的主要类型及合成方法,并重点介绍近3年来COFs作为固相萃取材料在食品、环境、生物领域方面的重要应用,...     

氮化碳及其复合材料在样品前处理领域的应用

氮化碳(g-C_3N_4)是一种新型二维碳纳米材料,目前已在催化降解、生物传感、能源存储和生物医药等领域得到了广泛应用。g-C_3N_4材料结构中丰富的含氮官能团和电子离域特性,赋予其独特的理化性质,使之能够与一些离子或分子产生络合、疏水、π-π键、氢键和静电力等相互作用。此外,g-C_3N_4材料比表面积大、性质稳定且制备简单,价格低廉,在样品前处理领域展现出良好的应用潜力。近几年,基于g-C_3N_4材料的样品前处理新方法不断涌现,该文总结了g-C_3N_4及其复合材料在固相萃取、磁性固相萃取和固相微萃取等领域的应用并进行了展望。     

金属有机骨架应用于样品前处理研究的最新进展

作为一类新型多孔晶体材料,金属有机骨架（MOFs）在储能、催化、传感和分离等领域得到了广泛应用。MOFs多样的拓扑结构、大的比表面积和可调的孔径使得其在样品前处理领域拥有广阔的应用前景,基于MOFs及其衍生材料的样品预处理新方法层出不穷。该文总结了近几年MOFs粉末、MOFs膜、MOFs纳米片和MOFs复合材料等应用于固相萃取、固相微萃取和磁固相萃取等样品前处理技术的研究进展,并对该领域研究进行了展望。     

The role of graphene‐based sorbents in modern sample preparation techniques

The application of graphene‐based sorbents in sample preparation techniques has increased significantly since 2011. These materials have good physicochemical properties to be used as sorbent and have shown excellent results in different sample preparation techniques. Graphene and its precursor graphene oxide have been considered to be good candidates to improve the extraction and concentration of different classes of target compounds (e.g., parabens, polycyclic aromatic hydrocarbon, pyrethroids, triazines, and so on) present in complex matrices. Its applications have been employed during the analysis of different matrices (e.g., environmental, biological and food). In this review, we highlight the most important characteristics of graphene‐based material, their properties, synthesis routes, and the most important applications in both off‐line and on‐line sample preparation techniques. The discussion of the off‐line approaches includes methods derived from conventional solid‐phase extraction focusing on the miniaturized magnetic and dispersive modes. The modes of microextraction techniques called stir bar sorptive extraction, solid phase microextraction, and microextraction by packed sorbent are discussed. The on‐line approaches focus on the use of graphene‐based material mainly in on‐line solid phase extraction, its variation called in‐tube solid‐phase microextraction, and on‐line microdialysis systems.     

衍生多孔碳材料在固相微萃取中的应用研究进展

固相微萃取是一种集采样、萃取、富集和进样于一体的样品前处理技术,其萃取效果与涂层材料密切相关。多孔碳材料具有比表面积大、多孔结构可控、活性位点多和化学稳定性好等优点,广泛应用于电池、超级电容器、催化、吸附和分离等领域,也是一种热门的用作固相微萃取探针的涂层材料。衍生多孔碳材料因种类丰富、可设计性强被广泛研究,研究主要集中在对衍生多孔碳材料的结构优化方面。但是衍生多孔碳材料在固相微萃取中的应用还存在如下问题:(1)共价有机框架衍生多孔碳材料的制备已取得较大进展,但将其应用于固相微萃取领域的研究仍较少;(2)有待进一步明确制备出的衍生多孔碳材料用作固相微萃取涂层表现出优异提取能力的机理;(3)有待进一步深入研究将衍生多孔碳材料用作固相微萃取涂层以实现对不同物理化学性质污染物的广谱高灵敏度分析。文章综述了近3年衍生多孔碳材料在固相微萃取中的应用研究,并展望了未来衍生多孔碳材料在固相微萃取中的研究前景。引用文献共56篇,主要来源于Elsevier。     

石墨相氮化碳材料在样品前处理中的研究进展

作为一种新型非金属材料,石墨相氮化碳以其独特的优点,如简单的制备方法、优良的化学及热稳定性、良好的生物兼容性和无毒性等,受到越来越多的关注。石墨相氮化碳及其复合材料目前已被广泛应用于电催化、光催化、生物成像等领域。由于具有大的比表面积,同时又是富电子的疏水材料,石墨相氮化碳相关材料被认为是一种理想的样品前处理吸附剂。该文探讨了近年来石墨相氮化碳及其复合材料作为固相萃取、分散固相萃取、磁性固相萃取、固相微萃取吸附剂在样品前处理中的应用,并对未来的发展趋势和应用前景进行了展望,以期为相关领域的研究提供帮助。     

Advances in sample preparation in chromatography for organic environmental pollutants analyses

Many pollutants are present at trace level in our environment, which are beyond the scope of the detection by advance instruments too. Therefore, there is urgent need to develop advance sample preparation methods to determine the concentrations of the pollutants even at trace levels. Keeping this into consideration, many extraction techniques have been developed and applied for the analysis of organic pollutants in environmental samples. This review presents the sate-of-the-art of sample preparation methods in environmental samples. The extraction techniques discussed are headspace, liquid based extraction, supported liquid, homogeneous liquid–liquid, homogeneous liquid–liquid, single drop micro-extraction, membrane assisted solvent, solid-phase, molecularly imprinted solid-phase, monolithic spin column, matrix solid-phase, dispersive solid-phase, disposable pipette, magnetic solid-phase, solid-phase micro-extraction, micro-extraction by packed sorbent and stir bar sorptive. The article will be highly useful for environmental chromatographers.     

Sol–gel‐graphene‐based fabric‐phase sorptive extraction for cow and human breast milk sample cleanup for screening bisphenol A and residual dental restorative material before analysis by HPLC with diode array detection

Fabric‐phase sorptive extraction has already been recognized as a simple and green alternative to the conventional sorbent‐based sorptive microextraction techniques, using hybrid organic–inorganic sorbent coatings chemically bonded to a flexible fabric surface. Herein, we have investigated the synergistic combination of the advanced material properties offered by sol–gel graphene sorbent and the simplicity of Fabric phase sorptive extraction approach in selectively extracting bisphenol A and residual monomers including bisphenol A glycerolatedimethacrylate, urethane dimethacrylate, and triethylene glycol dimethacrylate derived dental restorative materials from cow and human breast milk samples. Different coatings were evaluated. Final method development employed sol–gel graphene coated media. The main experimental parameters influencing extraction of the compounds, such as sorbent chemistry used, sample loading conditions, elution solvent, sorption stirring time, elution time, impact of protein precipitation, amount of sample, and matrix effect, were investigated and optimized. Absolute recovery values from standard solutions were 50% for bisphenol A, 78% for T triethylene glycol dimethacrylate, 110% for urethane dimethacrylate, and 103% for bisphenol A glycerolatedimethacrylate, while respective absolute recovery values from milk were 30, 52, 104, and 42%. Method validation was performed according to European Decision 657/2002/EC in terms of selectivity, sensitivity, linearity, accuracy, and precision.     

基于低共熔溶剂的萃取分离技术及其应用研究进展

随着绿色化学的发展,开发和应用符合绿色化学要求的溶剂和方法备受关注。作为离子液体类似物,低共熔溶剂(deep eutectic solvent, DES)是通过氢键受体(hydrogen bond acceptor, HBA)和氢键供体(hydrogen bond donator, HBD)的氢键作用而形成的一种混合物,具有环境友好、制备简单、成本低、可生物降解等优点,在很多领域均有越来越广泛的应用。DES可以从不同样品中萃取和分离不同的目标化合物,其作为萃取溶剂具有独特的优势,可以获得较高的萃取效率且样品基质对分析过程的影响较小。在分散液液微萃取(dispersive liquid-liquid micro-extraction, DLLME)程序中,DES可以萃取复杂基质中的残留药物、金属离子和生物活性成分;与传统的萃取方法相比,该方法具有对有机试剂需求少,萃取效率更高等明显优势。而且,在DLLME中加入DES作为分散剂,能够加速萃取剂在样品溶液中的扩散,具有小型化、成本低等优点。相比于传统分散剂甲醇、乙腈的高挥发性、易燃性,DES的高稳定性、低毒性使其在绿色化学领域中更具有优势,应用更广。因此,DES与DLLME的结合近年来发展迅速。不仅如此,DES与固相萃取联合应用也具有广泛的应用前景,在与固相萃取小柱和搅拌棒联合应用时,DES可以作为洗脱剂,氢键供体及氢键给体的用量之比是洗脱效率的重要考察因素之一。在与磁性材料联用时,DES能与磁性多壁碳纳米管、磁性氧化石墨烯等纳米复合材料结合,通过氢键、π-π作用力和静电作用力等特异性吸附目标分析物。并且能够参与磁性凝胶和分子印迹聚合物的合成,推动磁性材料向绿色化学的方向发展,进一步拓展DES的应用。作为一类新兴的绿色溶剂,DES在化合物的萃取分离技术方面受到广泛关注,在不同的萃取技术中扮演了不同的角色,并表现出良好的性能,因此逐渐成为绿色化学领域的研究重点。该文整合了DES在萃取分离技术中的研究进展,介绍了DES的制备、性质和分类,对DES在DLLME和固相萃取中的应用进行了总结和归类,并展望了DES在萃取分离技术中的应用前景,为DES未来的应用提供参考。     

Molecularly imprinted polymers for sample preparation: A review

In spite of the huge development of analytical instrumentation during last two decades, sample preparation is still nowadays considered the bottleneck of the whole analytical process. In this regard, efforts have been conducted towards the improvement of the selectivity during extraction and/or subsequent clean-up of sample extracts. Molecularly imprinted polymers (MIPs) are stable polymers with molecular recognition abilities, provided by the presence of a template during their synthesis and thus are excellent materials to provide selectivity to sample preparation. In the present review, the use of MIPs in solid-phase extraction and solid-phase microextraction as well as its recent incorporation to other extraction techniques such as matrix-solid phase dispersion and stir bar sorptive extraction, among others, is described. The advantages and drawbacks of each methodology as well as the future expected trends are discussed.     

Basic principles,recent trends and future directions of microextraction techniques for the analysis of aqueous environmental samples

Microextraction-based sample preparation techniques have exhibited remarkable importance in analytical chemistry since they were first developed in the 1980s. The application of these techniques involves efficient and, at the same time, environmentally-friendly analytical methodologies. They are also generally faster when compared with classical sample preparation techniques, requiring low solvent and sample volumes, and also allowing for automated or semi-automated procedures. This paper provides an overview of the basic principles of sample preparation techniques and the important applications and developments that have taken place in this area over the past five years. These procedures include solid-phase microextraction (SPME), stir bar sorptive extraction (SBSE), bar adsorptive microextraction (BAμE), rotating disk sorptive extraction (RDSE), micro solid-phase extraction (μ-SPE) and liquid-phase microextraction (LPME). The main variations are discussed with a focus on recent applications in the analysis of environmental water samples. Lastly, some of the trends and perspectives associated with these outstanding microextraction sample preparation approaches are highlighted.