金属螯合固相萃取整体柱的制备及其性能研究

基于金属螯合物中Cu2+与氨基硫醇类化合物(如半胱氨酸的-SH基团)之间的亲和作用,设计合成了一种金属螯合整体柱,并用作固相萃取吸附剂。实验以亚氨基二乙酸(IDA)三齿配体为中间介质,通过化学修饰法键合在聚(甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯)(poly(GMA-co-EDMA))整体柱孔表面,再利用配位结合作用螯合Cu2+,合成poly(GMA-co-EDMA-IDA-Cu2+)整体柱。实验以谷胱甘肽为探针测试化合物,考察了该整体柱固定相的萃取性能,并优化了实验条件。在最佳实验条件下,此整体柱对谷胱甘肽的吸附容量为43.15 mg/g,并能有效富集人血浆样品中的氨基硫醇类化合物。     

金属-有机骨架ZIF-8@Fe3O4复合物的制备及其用于磁固相萃取对水中内分泌干扰物的测定

制备了金属-有机骨架ZIF-8@Fe_3O_4复合物,考察了ZIF-8生长次数、萃取时间、离子强度、pH值、解吸溶剂和解吸时间等对萃取和解吸的影响,并通过磁固相萃取结合高效液相色谱法将其成功用于水中双酚A、雌酚酮、壬基酚和辛基酚4种内分泌干扰物的检测。该方法对上述4种物质的线性范围为1.0～1 000μg/L,检出限为0.42～0.81μg/L,富集因子为61～144,日内和日间精密度分别为2.1%～4.3%和3.5%～5.8%。     

金属有机骨架及其复合材料在固相微萃取中的制备及应用

金属有机骨架材料是近几年涌现出的一类新型多功能多孔固体材料,由金属离子和有机配体自组装形成.基于其比表面积高、孔隙率大、热稳定性好和结构与功能多样化等优点,此类材料可作为潜在的吸附剂来对水体等环境污染物进行预处理分析.此外,金属有机骨架材料和不同功能材料如碳基材料、分子印迹聚合物材料以及磁性纳米粒子等组装形成的金属有机骨架复合材料,其整体性能较优于母体金属有机骨架材料.因此,金属有机骨架复合材料在样品预处理方面的应用也引起了研究者的极大兴趣和广泛关注.结合自己的研究工作,对近5年的金属有机骨架材料以及金属有机骨架复合材料,主要在固相微萃取样品预处理方面的应用进行了综述,并对其发展前景进行了展望.     

金属-有机骨架对苯二甲酸酯-铝吸附水中酚类化合物动力学和热力学

以吸附等温线、动力学和热力学等方法研究了金属-有机骨架对苯二甲酸酯-铝[MIL-53(Al),MIL:Materials of Institut Lavoisier]对水中邻硝基苯酚、苯酚和邻苯二酚的吸附行为。 MIL-53(Al)对上述酚类化合物的吸附符合准二级吸附动力学模型,且包含表面吸附和孔内扩散两个过程。 吸附热力学结果表明,MIL-53(Al)对酚类化合物的吸附是自发的,且为吸热和熵增加过程。 在40 ℃条件下,MIL-53(Al)对邻硝基苯酚、苯酚和邻苯二酚的吸附量分别为78.6、30.5和16.5 mg/g。     

整体柱在线固相微萃取-高效液相色谱法分析爽肤水中痕量雌激素

以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂、甲醇及正己烷(14∶5,v/v)为二元致孔剂,通过原位聚合反应制备了聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(Poly(GMA-co-EDMA))毛细管整体柱。研究表明,制备的Poly(GMA-co-EDMA)整体柱具有良好的通透性和较低的柱压(1.5×106Pa,冲洗流速0.5 mL/min)。该整体柱对雌二醇、炔雌醇、雌酮和己烯雌酚的富集倍数分别为86、116、77和86。构建了整体柱在线微萃取接口装置,建立了整体柱在线固相微萃取-高效液相色谱(HPLC)测定爽肤水中痕量雌二醇、炔雌醇、雌酮和己烯雌酚的分析方法。该分析方法的检出限(S/N=3)为0.05~0.20μg/L。将方法应用于爽肤水中雌激素的检测,加标回收率为69.3%~111.3%,RSD5.0%。所建立的方法简单、快速、灵敏、准确,可满足爽肤水中痕量雌激素的分析。     

整体柱在线固相萃取-液相色谱联用系统测定水中苯胺类污染物

针对在线固相萃取-液相色谱联机分析中的萃取柱及阀体系与液相色谱兼容的问题进行研究,构建了与液相色谱进样量相兼容的大内径整体萃取柱及相关阀、泵送系统。采用四甲氧基硅烷(TMOS)和甲基三甲氧基硅烷(MTMS)作为混合前驱体,制备了大内径(530μm)、柱床均一、稳定的毛细管硅胶整体柱。经C18基团修饰后,前沿分析表明该整体柱具有大的吸附容量,其中N-甲基苯胺约为214 mg/g,N,N-二甲基苯胺约为388 mg/g。柱通透性好,在线固相萃取时仅需注射泵即可完成。将该整体柱应用于本实验室自主研发的样品前处理仪上并与液相色谱联机后,采用85%甲醇-水作为流动相,在0.5 mL/min的流速和254 nm紫外检测波长下对水中痕量苯胺类化合物进行在线富集与分离分析。在0.1,1和10 mg/mL添加水平下,湘江水中苯胺类化合物的回收率为81.9%~91.3%;日内与日间相对标准偏差均低于7.6%。     

金属-有机骨架材料用于废水处理

废水中的各种有害物质常常具有生物毒性或致癌性,因此如何高效、节能地处理水体污染是一个亟待解决的重要问题。金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks, MOFs)是一种新型纳米多孔材料,具有种类多样性、结构可设计性与可调控性、高比表面积及良好的热稳定性等优点,已成为当前化学、材料学科的一个研究热点, 在多个领域显示出潜在的应用前景,尤其是在分离方面。与气相分离相比,MOFs用于液相分离的研究较少。本文综述了近年来MOFs用于含有染料、药物、醇、芳香族化合物、重金属离子及其他离子的废水处理的研究进展,重点剖析了MOFs的孔结构、骨架电荷及功能性对分离效果的影响,并结合本课题组的研究工作,对这种新型多功能材料在水处理方面的前景和今后的研究重点作了展望。     

机械化学法制备金属-有机骨架及其复合物研究进展

金属-有机骨架(MOFs)是由金属离子/簇和多齿状有机配体通过配位键桥联而形成的多孔晶态材料。MOFs材料具有孔隙率高、比表面积大、尺寸可调、结构易修饰、功能多样化等特点,使其在气体吸附、分离和催化等方面都具有潜在应用价值。到目前为止,在MOFs合成的几种常见方法中,机械化学法(即在无溶剂或极少量溶剂的情况下研磨固体反应物进行的反应)作为一种清洁、绿色、高效的合成手段逐渐引起人们的关注。本综述总结了近年来机械化学合成MOFs及其复合物的典型进展,目的是为机械化学法合成MOFs及其复合材料提供一个通用而易于理解的概述。目前的研究进展表明,机械化学法是一种实用且环境友好的合成方法,为低成本、宏量生产MOFs及其复合物提供了可能。     

金属-有机骨架材料在样品预处理中的应用

金属-有机骨架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)具有超大的比表面积和孔容积、可调的孔径和拓扑结构、良好的热稳定性等优点,因而被广泛用于气体储存、催化、吸附和分离等领域。近年来,以MOFs为吸附剂的样品预处理研究已引起广泛关注。本文综述了近7年来MOFs应用于样品预处理,如采样、固相萃取和固相微萃取等的研究进展,并对这一领域进行了展望。     

整体柱固相萃取-高效液相色谱法在线分析水果中的氯吡脲

建立了整体柱固相萃取-高效液相色谱/紫外检测在线联用方法并用于水果中氯吡脲的分析测定。考察了萃取溶剂的pH值及其流速、溶剂解吸时间及其流速等因素对氯吡脲萃取率的影响。在优化的条件下,该方法对氯吡脲的富集倍数为214倍,方法的线性范围为0.01~50.00 μg/L,检出限为25 ng/L,相对标准偏差（RSD）为3.9%。黑葡萄、猕猴桃和西瓜等水果中氯吡脲的加标回收率为87.0%~120.7%,RSD为0.6%~9.2%。结果表明该方法快速、灵敏,能满足水果中痕量氯吡脲残留分析的要求。     

Preparation and characterization of metal-organic framework MIL-101(Cr)-coated solid-phase microextraction fiber

Metal-organic frameworks (MOFs) have received great attention as novel sorbents due to their fascinating structures and intriguing potential applications in various fields. In this work, a MIL-101(Cr)-coated solid-phase microextraction (SPME) fiber was fabricated by a simple direct coating method and applied to the determination of volatile compounds (BTEX, benzene, toluene, ethylbenzene, m-xylene and o-xylene) and semi-volatile compounds (PAHs, polycyclic aromatic hydrocarbons) from water samples. The extraction and desorption conditions of headspace SPME (HS-SPME) were optimized. Under the optimized conditions, the established methods exhibited excellent extraction performance. Good precision (<7.7%) and low detection limits (0.32–1.7 ng L⁻¹ and 0.12–2.1 ng L⁻¹ for BTEX and PAHs, respectively) were achieved. In addition, the MIL-101(Cr)-coated fiber possessed good thermal stability, and the fiber can be reused over 150 times. The fiber was successfully applied to the analysis of BTEX and PAHs in river water by coupling with gas chromatography–mass spectrometry (GC–MS). The analytes at low concentrations (1.7 and 10 ng L⁻¹) were detected, and the recoveries obtained with the spiked river water samples were in the range of 80.0–113% and 84.8–106% for BTEX and PAHs, respectively, which demonstrated the applicability of the self-made fiber.     

Preparation of magnetic metal-organic framework MIL-101(Fe) and its application in the extraction of anthraquinones in rhubarb

In this work, a magnetic octahedral metal-organic framework (Fe₃O₄@NH₂-MIL-101(Fe)) was synthesized for the magnetic solid-phase extraction of three anthraquinones, including aloe-emodin, emodin, and physcion, in rhubarb. The Fe₃O₄@NH₂-MIL-101(Fe) exhibits a high specific surface area of 259.2 m²/g with an average pore size of 6.0 nm and high magnetic responsivity of 23.4 emu/g, which may be used as an adsorbent for rapid preconcentration and separation of target analytes. The main parameters for magnetic solid-phase extraction of anthraquinones, including the amount of adsorbent, extraction time, extraction temperature, extraction pH, elution solvent, and elution time, were systematically optimized. The whole extraction process requires a very low amount of adsorbent and a small volume of the sample. Besides, under the optimized conditions, the method shows satisfactory spiked recovery for anthraquinones in the range of 93.3–109.1% and the limits of detection are 1.7–3.4 ng/mL. The relative standard deviations for intra- and inter-day precision are 0.2–1.3% and 0.2–0.6%, respectively. The experimental results indicate that the developed method is feasible for the analysis of anthraquinones in rhubarb.     

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。     

应用于全氟辛烷磺酸萃取富集的全氟癸基修饰毛细管硅胶整体柱的制备及应用

利用溶胶-凝胶法,经过烷氧基硅烷的水解、硅羟基的缩聚、凝胶化、陈化、中孔制备、干燥和表面修饰等步骤制备了全氟癸基修饰的毛细管硅胶整体柱。采用该整体柱对全氟辛烷磺酸(PFOS)进行萃取富集,考察其富集特性和效率,并与传统的C18毛细管硅胶整体柱进行对比。结果表明,全氟癸基修饰毛细管硅胶整体柱(15 cm×75μm)对PFOS具有更高的吸附量和更好的富集选择性,其平均吸附量可以达到75 ng;样品中PFOS的质量浓度为0.25 mg/L时,富集倍数平均可以达到29倍。此全氟癸基修饰毛细管硅胶整体柱对PFOS具有良好的萃取富集性能,可用于水质中痕量PFOS的萃取富集。     

五乙烯六胺改性金属有机骨架材料MIL-101(Cr)对CO_2的吸附性能

采用溶剂热法合成金属有机骨架材料MIL-101(Cr),用回流法将五乙烯六胺(PEHA)负载到MIL-101(Cr)孔道中的不饱和金属位点上,使用扫描电镜、粉末X射线衍射、氮气物理吸附、元素分析和傅里叶变换红外光谱等表征手段考察材料的结构和形貌,测试氨基改性前后的MIL-101(Cr)在25℃、不同压力下对CO_2的吸附效果。结果表明,负载0.24 m L五乙烯六胺后的MIL-101(Cr)对CO_2的吸附效果最好,在25℃、常压下对CO_2的饱和吸附量可达58.944 mg/g,相比未负载五乙烯六胺的MIL-101(Cr)吸附量(CO_2饱和吸附量为44.208 mg/g)增加了33%。随着吸附压力的增加,MIL-101(Cr)和0.24PEHAM IL-101(Cr)对CO_2的饱和吸附量逐渐增加,当吸附压力为1.1 MPa时,两者的吸附量分别为1 147.59和1 256.74 mg/g,表明该类材料在高压下对CO_2有着良好的吸附效果。     

金属有机骨架复合材料在样品预处理中的研究进展

金属有机骨架（MOFs）材料是近几年涌现出的一类新型多功能多孔材料,以金属离子或金属簇为配位中心,与含氧或氮的有机配体通过配位作用形成多孔骨架结构。相比于其他传统无机多孔材料,MOFs具有比表面积高、孔隙率大、热稳定性好和结构与功能多样化的特点,因而被广泛用于气体存储、催化、吸附和分离等领域。MOFs复合材料在样品预处理方面的应用引起了研究者们的极大兴趣和广泛关注。由于MOFs材料和不同功能材料如高分子聚合物、碳基材料以及磁性材料组装复合,使MOFs复合材料的性能优于原来的MOFs材料。综述了近年MOFs复合材料在样品预处理的研究应用,尤其是在固相微萃取、固相萃取以及磁性固相萃取等方面的应用。     

铬-对苯二甲酸MOF的框架异构：MIL-88B(Cr)和MIL-101(Cr)

可以通过简单地控制乙酸浓度的方法,在相似的水热合成条件下合成2种同一家族的金属有机框架材料(MOFs):MIL-88B(Cr)和MIL-101(Cr)。在相对较低的乙酸浓度下,可以得到平均粒径为100 nm的MIL-101(Cr),并拥有很高的BET比表面积(3543 m^2·g^-1)。而在相对较高的乙酸浓度下,则可得到另一种具有“呼吸”特性结构的MOF——MIL-88B(Cr)。利用粉末X射线衍射、扫描电镜、N2吸附-脱附分析、热重分析等对它们的结构、形貌、孔隙率等性质做了详细的分析。     

应用于全氟辛烷磺酸萃取富集的全氟癸基修饰毛细管硅胶整体柱的制备及应用

利用溶胶-凝胶法,经过烷氧基硅烷的水解、硅羟基的缩聚、凝胶化、陈化、中孔制备、干燥和表面修饰等步骤制备了全氟癸基修饰的毛细管硅胶整体柱。采用该整体柱对全氟辛烷磺酸(PFOS)进行萃取富集,考察其富集特性和效率,并与传统的C18毛细管硅胶整体柱进行对比。结果表明,全氟癸基修饰毛细管硅胶整体柱(15 cm×75 μm)对PFOS具有更高的吸附量和更好的富集选择性,其平均吸附量可以达到75 ng;样品中PFOS的质量浓度为0.25 mg/L时,富集倍数平均可以达到29倍。此全氟癸基修饰毛细管硅胶整体柱对PFOS具有良好的萃取富集性能,可用于水质中痕量PFOS的萃取富集。     

Chiral covalent organic framework incorporated organic polymer monolithic capillary column for enantioseparations

A chiral covalent organic framework was synthesized, characterized, and incorporated into organic polymer monolithic capillary columns to provide chiral stationary phases for enantioseparations. The prepared monolithic capillary columns were characterized by scanning electron microscopy and elemental analysis. To obtain better enantioseparations, the columns’ preparation conditions, and enantioseparation conditions were optimized. Baseline resolutions of several chiral compounds were obtained with good reproducibility and stability. Furthermore, the mechanism of chiral recognition was investigated using molecular docking with AutoDock. Docking results showed that the enantioselectivity factor rather than resolution is correlated with the binding free energy difference between enantiomers with the chiral covalent organic framework. And abundant acetoxy and nitrile groups as well as benzene rings in the chiral covalent organic framework are responsible for the enantioseparation ability of the chiral monolithic capillary columns.