專利名稱：一維納米陣列氧化鋅固相微萃取涂層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于分析化學(xué)和材料科學(xué)交叉技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一維納米陣列氧化鋅固相微 萃取涂層及其制備方法。
背景技術(shù)：
SPME是二十世紀(jì)八十年代末由加拿大Waterloo大學(xué)Pawliszyn等開(kāi)發(fā)研制的一種集采 樣、萃取、富集、進(jìn)樣于一體的無(wú)溶劑萃取技術(shù)，可直接與氣相色譜或高效液相色譜聯(lián)用進(jìn) 行分析檢測(cè)，巳由美國(guó)的Supelco公司在1993年實(shí)現(xiàn)商品化，其裝置類似于一支氣相色譜的微 量進(jìn)樣器,萃取頭是在一根石英纖維上涂上固相微萃取涂層，外套細(xì)不銹鋼管以保護(hù)石英纖維 不被折斷，纖維頭可在鋼管內(nèi)伸縮。SPME涂層是SPME技術(shù)的核心，目前已有7種商品化涂層問(wèn) 世，但是其萃取容量和萃取選擇性仍有待發(fā)展，因此，許多學(xué)者開(kāi)始針對(duì)不同的分析體系， 研發(fā)新型SPME涂層，以期提高萃取容量和選擇性，非商品化SPME涂層一般是各種高分子涂層， 其制作方法以電沉積、溶膠凝膠、高溫環(huán)氧樹脂直接粘附以及合成分子印記涂層法為主，其 萃取機(jī)理仍然為吸附或分配機(jī)理；目前，許多新型SPME涂層的研究都致力于提高其選擇性或 者萃取容量，卻很少有報(bào)道同時(shí)關(guān)注涂層選擇性及萃取容量的改進(jìn)，而限制SPME涂層萃取容 量的根本原因是吸附主要以二維的平面吸附為主，而不是三維的立體吸附，涂層的縱向部 分(主體部分)并未被充分利用，同時(shí)，涂層材料的無(wú)序排列也限制了SPME萃取容量的提高， 因此，想要大幅提高涂層的萃取容量只有制備三維立體吸附涂層。另一方面，SPME涂層的選 擇性與萃取目標(biāo)物性質(zhì)(如分子結(jié)構(gòu)、分子大小等)以及涂層材料性質(zhì)(如空間結(jié)構(gòu)、孔隙 大小、排列的有序程度等)密切相關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
*本發(fā)明的目的是提供一維納米陣列氧化鋅固相微萃取涂層及其制備方法，該固相微萃取 采用一維納米陣列氧化鋅涂層，充分利用納米材料的特殊性質(zhì)，萃取容量大幅提升，顯著提
高涂層萃取的選擇性；而且本發(fā)明的制備方法可操作性強(qiáng)，制備的涂層具有很好的熱穩(wěn)定性 和表面均勻性。
本發(fā)明的一維納米陣列氧化鋅固相微萃取涂層所述涂層為萃取頭的纖維上覆蓋的一維
納米陣列氧化鋅涂層。
本發(fā)明的一維納米陣列氧化鋅固相微萃取涂層的制備方法采用水熱法，直接在固相微萃 取纖維上生長(zhǎng)一維納米陣列氧化鋅涂層。
本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明充分利用納米材料具有一些傳統(tǒng)固體材料不具有的特殊性
質(zhì)，特別是一維納米材料的優(yōu)異的氣敏性能，將納米材料運(yùn)用在固相微萃取涂層中，采用具 有一定特殊形貌的有序一維納米陣列氧化鋅材料制備SPME涂層，從根本上提高SPME的萃 取容量和萃取的選擇性，顯著提高SPME性能，制備方法可操作性強(qiáng)，制備的涂層具有很好 的熱穩(wěn)定性和表面均勻性。


圖1為本發(fā)明涂層放大20000倍的掃描電鏡圖。
具體實(shí)施例方式
采用水熱法，直接在固相微萃取纖維上生長(zhǎng)一維納米陣列氧化鋅涂層，制備步驟為
(1) 石英纖維預(yù)處理外面附有保護(hù)層的石英纖維一丙酮浸泡10分鐘剝?nèi)ネ饷姹Ｗo(hù)層 2厘米一大量蒸餾水清洗一乙醇超聲震動(dòng)5分鐘以除油；
(2) 晶核形成預(yù)處理后的石英纖維先在0.5 mol/L醋酸鋅與0.5 mol/L六亞甲基四氨等 摩爾濃度混合液中浸泡5分鐘，然后在190 'C烘箱里烘10分鐘；該過(guò)程分別重復(fù)5 次；
(3) 水熱反應(yīng)分別配制0.05 mol/L醋酸鋅、0.05 mol/L六亞甲基四氨溶液，將兩者等 體積均勻混合后，將該溶液倒入反應(yīng)釜中，然后再將淬火好的石英纖維放入反應(yīng)釜 中并加以固定使其直立，最后將該反應(yīng)釜放進(jìn)干燥箱中110 'C條件下反應(yīng)2小時(shí)后 取出，放置過(guò)夜；
(4) 烘干將反應(yīng)釜中的石英纖維取出，蒸餾水分別清洗3次，放入烘箱中100'C條件 干燥2個(gè)小時(shí)。
本發(fā)明的一維納米陣列氧化鋅涂層中ZnO納米棒的直徑范圍大約在幾個(gè)納米和200納米 之間，排列整齊的各個(gè)納米棒間的距離大約在100至300納米之間。使用掃描電子顯微鏡對(duì) 一維納米陣列氧化鋅涂層進(jìn)行形貌表征，結(jié)果表明(附圖1)該涂層為一維納米陣列形貌， 與預(yù)期相同。
本發(fā)明采用苯，甲苯，乙基苯，鄰二甲苯，間二甲苯，對(duì)二甲苯等苯系物(BTEXs)作
為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)結(jié)合GC-MS聯(lián)用技術(shù)研究了自制的一維納米陣列氧化鋅固相微萃取涂層的萃取
容量和選擇性，實(shí)驗(yàn)表明檢測(cè)限可達(dá)1 P g/L。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道， 一種在NiTi合金基體上涂布Zr02
作為固相微萃取涂層，同樣是采用頂空萃取的方式對(duì)BTEXs萃取，其檢測(cè)限為20.8ug/L。 本發(fā)明的固相微萃取廣泛的應(yīng)用于分析技術(shù)領(lǐng)域，特別運(yùn)用在是生物揮發(fā)性有機(jī)物采樣
分析技術(shù)中。 實(shí)施例
石英纖維預(yù)處理外面附有保護(hù)層的石英纖維—丙酮浸泡10分鐘剝?nèi)ネ饷姹Ｗo(hù)層2厘
米一大量蒸餾水清洗一乙醇超聲震動(dòng)5分鐘以除油；
晶核形成預(yù)處理后的石英纖維先在0.5 mo!/L醋酸鋅與0.5 mol/L六亞甲基四氨等摩爾 混合液中浸泡5分鐘，然后在l卯'C烘箱里烘10分鐘；該過(guò)程分別重復(fù)5次；
水熱反應(yīng)分別配制0.05mol/L醋酸鋅、0.05mol/L六亞甲基四氨溶液，將兩者等體積均 勻混合后，將該溶液倒入反應(yīng)釜中，然后再將淬火好的石英纖維放入反應(yīng)釜中并加以固定使 其直立，最后將該反應(yīng)釜放進(jìn)干燥箱中110 'C條件下反應(yīng)2小時(shí)后取出，放置過(guò)夜；
烘干將反應(yīng)釜中的石英纖維取出，蒸餾水分別清洗3次，放入烘箱中100'C條件干燥2 個(gè)小時(shí)。
權(quán)利要求
1.一維納米陣列氧化鋅固相微萃取涂層，其特征在于所述涂層為萃取頭的纖維上覆蓋的一維納米陣列氧化鋅涂層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一維納米陣列氧化鋅固相微萃取涂層，其特征在于所述一維納 米陣列氧化鋅固相微萃取涂層中ZnO納米棒的直徑范圍在幾個(gè)納米和200納米之間，排 列整齊的各個(gè)納米棒間的距離在100至300納米之間。
3. —種如權(quán)利要求l、 2或3所述的一維納米陣列氧化鋅固相微萃取涂層的制備方法，其特 征在于采用水熱法，直接在固相微萃取纖維上生長(zhǎng)一維納米陣列氧化鋅涂層，制備步 驟為(1) 石英纖維預(yù)處理外面附有保護(hù)層的石英纖維一丙酮浸泡10分鐘剝?nèi)ネ饷姹Ｗo(hù)層2 厘米一大量蒸餾水清洗一乙醇超聲震動(dòng)5分鐘以除油；(2) 晶核形成:預(yù)處理后的石英纖維先在0.5 mol/L醋酸鋅與0.5 mol/L六亞甲基四氨等摩 爾濃度混合液中浸泡5分鐘，然后在l卯"C烘箱里烘10分鐘；該過(guò)程分別重復(fù)5次；(3) 水熱反應(yīng)分別配制0.05mol/L醋酸鋅、0.05 mol/L六亞甲基四氨溶液，將兩者等體 積均勻混合后，將該溶液倒入反應(yīng)釜中，然后再將淬火好的石英纖維放入反應(yīng)釜中 并加以固定使其直立，最后將該反應(yīng)釜放進(jìn)干燥箱中110 'C條件下反應(yīng)2小時(shí)后取 出，放置過(guò)夜；(4) 烘干將反應(yīng)釜中的石英纖維取出，蒸餾水分別清洗3次，放入烘箱中10(TC條件干 燥2個(gè)小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供一維納米陣列氧化鋅固相微萃取涂層及其制備方法，本發(fā)明的一維納米陣列氧化鋅固相微萃取涂層為萃取頭的纖維上覆蓋的一維納米陣列氧化鋅涂層，該涂層的制備方法采用水熱法，直接在固相微萃取纖維上生長(zhǎng)一維納米陣列氧化鋅涂層。本發(fā)明的一維納米陣列氧化鋅涂層，充分利用納米材料的特殊性質(zhì)，萃取容量大幅提升，顯著提高涂層萃取的選擇性；而且本發(fā)明的制備方法可操作性強(qiáng)，制備的涂層具有很好的熱穩(wěn)定性和表面均勻性。
文檔編號(hào)B01J20/30GK101357320SQ20081007181
公開(kāi)日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2008年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月18日
發(fā)明者張卓旻, 李鐵梅, 丹 王, 陳國(guó)南 申請(qǐng)人:福州大學(xué)