涂層的方法
【專利摘要】一種在固相微萃取頭上制備g-C3N4涂層的方法，涉及一種萃取頭。1)在空氣條件下，將三聚氰胺粉末煅燒，磨碎，即得黃色g-C3N4粉末；2)先將基體清洗，烘干，再將基體的一端浸入硅氧樹脂SE-30環(huán)己烷溶液中，然后將g-C3N4粉末涂覆于基體上，即得g-C3N4涂層。利用g-C3N4獨(dú)特的理化性質(zhì)，制備了一種對(duì)某些極性以及非極性化合物都有較強(qiáng)萃取能力的涂層。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，g-C3N4涂層對(duì)上述物質(zhì)都有較好的萃取能力。
【專利說明】—種在固相微萃取頭上制備g_C3N4涂層的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種萃取頭，尤其是涉及一種在固相微萃取頭上制備g_C3N4涂層的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]固相微萃取技術(shù)是一種新型的樣品制備技術(shù)，具有簡單、靈敏度高、選擇性好、無需溶劑以及易于與氣象色譜和液相色譜聯(lián)用等優(yōu)點(diǎn)，近年來，受到廣泛的關(guān)注，目前已被成功應(yīng)用于食品、環(huán)境、藥物以及藥學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域。眾所周知，固相微萃取涂層的選擇會(huì)直接影響到固相微萃取技術(shù)的選擇性和靈敏度。至今，已有不少材料已被成功制備成為商品化涂層，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚丙烯酸酯(PA)、二乙烯基苯(DVB)/PDMS、聚乙二醇(CW)/DVB。然而，上述商品化涂層存在價(jià)格高、機(jī)械強(qiáng)度差、易于溶脹等缺點(diǎn)。為了克服商品化纖維萃取涂層的諸多缺點(diǎn)，越來越多的研究開始關(guān)注于自制纖維萃取涂層，已有分子印跡、氧化鋅納米棒、碳材料等見諸報(bào)道[1-3]。
[0003]碳材料已被證明是一種性能優(yōu)異的萃取材料，已被廣泛用于有機(jī)及無機(jī)化合物的分離富集。其中，活性炭、碳納米管、石墨烯等[4-6]都已被成功應(yīng)用于固相微萃取涂層。
[0004]g-C3N4作為石墨烯的一種類似物，近年來受到各方廣泛的關(guān)注。作為氮化碳的同素異形體，g_C3N4主要是由氮元素和碳元素構(gòu)成的。雖關(guān)于其精確的結(jié)構(gòu)仍未有定論，但材料界普遍傾向于它是一種由氮原子連接的，有缺陷的聚三均三嗪結(jié)構(gòu)的化合物。其中，與石墨烯類似，共軛的三嗪環(huán)傾向于形成P-共軛的平面層。因此，g_C3N4具有出色的熱力學(xué)、光學(xué)以及光電化學(xué)性質(zhì)，使其在近幾年被成功應(yīng)用于水解離、N0分解、加氫反應(yīng)等諸多領(lǐng)域。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種在固相微萃取頭上制備g_C3N4涂層的方法。
[0006]本發(fā)明包括如下步驟:
[0007]1)在空氣條件下，將三聚氰胺粉末煅燒，磨碎，即得黃色g_C3N4粉末；
[0008]2)先將基體清洗，烘干，再將基體的一端浸入硅氧樹脂SE-30環(huán)己烷溶液中，然后將g_C3N4粉末涂覆于基體上，即得g_C3N4涂層。
[0009]在步驟1)中，所述煅燒的溫度可為550°C，煅燒的時(shí)間可為4h。
[0010]在步驟2)中，所述基體可采用不銹鋼絲、石英纖維絲、尼龍絲等中的一種；所述基體的長度可為15?20cm ;所述清洗可依次用丙酮和超純水超聲清洗；所述烘干的溫度可為60°C;所述基體的一端其長度可為1?2cm ;所述硅氧樹脂SE-30環(huán)己烷溶液的質(zhì)量濃度可為0.3g πιΓ1 ;所述浸入硅氧樹脂SE-30環(huán)己烷溶液中的時(shí)間可為25?35s ;所述g_C3N4涂層的厚度可為130?150 μ m。
[0011]雖然g-C3N4材料的精確結(jié)構(gòu)至今未明，但是材料界普遍傾向于其是一種由氮原子連接的，有缺陷的，η電子共軛的聚三均三嗪結(jié)構(gòu)的化合物，具有熱穩(wěn)定性高、光學(xué)性質(zhì)優(yōu)異、光電化學(xué)性質(zhì)好、合成方法簡便等優(yōu)點(diǎn)。由于其獨(dú)特的理化性質(zhì)，g_C3N4材料具有作為固相微萃取涂層材料的前景優(yōu)勢(shì)。
[0012]g_C3N4涂層具有呈疏松的結(jié)構(gòu)，涂層的厚度約為14(^111，附著在基底上的8-(:3隊(duì)材料呈現(xiàn)堆疊的類巖石層狀結(jié)構(gòu)，其直徑大小為I?3 μ m。由于g-C3N4為涂層疏松的結(jié)構(gòu)以及g_C3N4材料獨(dú)特的理化性質(zhì)，賦予了 g_C3N4為涂層獨(dú)特的萃取性能。同時(shí)，由于g_C3N4材料具有優(yōu)異的熱力學(xué)穩(wěn)定性以及化學(xué)穩(wěn)定性，因此增強(qiáng)了 g_C3N4涂層的機(jī)械強(qiáng)度。
[0013]本發(fā)明首先制備了一種具有優(yōu)異熱力學(xué)、光學(xué)、光電化學(xué)性質(zhì)的g_C3N4材料，并利用硅氧樹脂SE-30將其涂覆于不銹鋼絲上，使其成為固相微萃取的涂層。同時(shí)，利用此涂層分別對(duì)氯氰菊酯、橙花叔醇、苯丙胺、莠滅凈、正十二烷以及丙烯酰胺進(jìn)行萃取后，結(jié)合氣相色譜對(duì)他們進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，g_C3N4涂層對(duì)上述物質(zhì)都有較好的萃取能力。本發(fā)明充分利用了 g_C3N4獨(dú)特的理化性質(zhì)，制備了一種對(duì)某些極性以及非極性化合物都有較強(qiáng)萃取能力的涂層。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為g_C3N4涂層SEM電鏡掃描圖。涂層表面不同的放大倍數(shù)(a) 110 X ;(b) 2500X ；(c)涂層的橫截面150X的放大倍數(shù)。
[0015]圖2為g_C3N4涂層與2根商品化涂層萃取對(duì)六種不同化合物的萃取能力比較。
[0016]圖3Sg-C3N4涂層萃取丙烯酰胺的色譜圖。(a)薯片樣品；(b)薯片樣品加標(biāo)50μ gg—1 ； (c) 50 μ g g-1丙烯酰胺的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1
[0018]g-C3N4涂層的制備方法，包括如下步驟:
[0019](I)空氣條件下，將20g三聚氰胺粉末在550°C的條件下煅燒4h，所得到的黃色固體產(chǎn)物即為g-C3N4，將其磨碎得到的黃色粉末被應(yīng)用于后面的纖維制備中。
[0020](2)在纖維制備之前，先將長度為17.5cm的不銹鋼絲依次用丙酮以及超純水超聲清洗，隨后在60°C的烘箱中烘干。將不銹鋼絲長度為1.5cm的一端浸入到濃度為0.3g mL—1的硅氧樹脂SE-30環(huán)己烷溶液中約30s，隨后將g-C3N4粉末涂覆于不銹鋼絲上。重復(fù)上述操作若干次，直至所需厚度。
[0021](3)將預(yù)制備完成的纖維放入90°C的烘箱內(nèi)，隔夜取出后，即為制備完成的g_C3N4涂層。
[0022]實(shí)施例2
[0023]為了觀察g_C3N4涂層的微觀形貌，實(shí)驗(yàn)對(duì)制備完成的g_C3N4涂層進(jìn)行了 SEM表征，從圖1(a)中可以看出g_C3N4涂層具有粗糙堅(jiān)硬的表面,而從圖1(b)中可以看出，在g_C3N4涂層表面分布著磨碎的g_C3N4材料，呈現(xiàn)出堆疊的類巖石層狀結(jié)構(gòu)，其直徑大小為I?3μπι。涂層的厚度約為HOym(圖1(c))，使其能夠萃取足夠多的目標(biāo)分析物。由于g_C3N4材料獨(dú)特的理化性質(zhì)以及g_C3N4涂層疏松的結(jié)構(gòu)，賦予了 g_C3N4涂層獨(dú)特的萃取能力。
[0024]實(shí)施例3
[0025]為了考察g_C3N4涂層對(duì)不同目標(biāo)分析物的萃取能力，實(shí)驗(yàn)分別選取了氯氰菊酯、橙花叔醇、苯丙胺、莠滅凈、正十二烷以及丙烯酰胺等6種極性不同的化合物作為目標(biāo)分析物。實(shí)驗(yàn)之前，首先將g-C3N4涂層裝入到一支5 μ L的微量進(jìn)樣器內(nèi)；其次，將g-C3N4涂層置于230°C的氣相色譜進(jìn)樣口老化30min，整個(gè)萃取過程是在一個(gè)20mL蓋子裝有密封墊圈的血清瓶中進(jìn)行。萃取過程中，在室溫條件下，將萃取瓶置于磁力攪拌器中央，將g_C3N4涂層置于溶液中央，在轉(zhuǎn)速為800rpm的條件下進(jìn)行萃取。萃取結(jié)束后，將g_C3N4涂層回拉回微量進(jìn)樣器內(nèi)，立即插入氣相色譜色譜的進(jìn)樣口進(jìn)行熱解吸。
[0026]如圖2所示，g-C3N4涂層對(duì)前5種目標(biāo)分析物的萃取能力要優(yōu)于商品化的100 μ mPDMS and 85 μ m CAR/PDMS的萃取涂層。眾所周知，萃取涂層對(duì)丙烯酰胺有優(yōu)異的萃取能力，g-C3N4涂層對(duì)丙烯酰胺萃取能力與85 μ m CAR/PDMS萃取涂層的萃取能力相當(dāng)。對(duì)于前5種目標(biāo)分析物，使用g_C3N4涂層對(duì)其的萃取能力要比商品化85 μ m CAR/PDMS涂層的強(qiáng)3?19倍，比商品化100 μ m PDMS涂層的強(qiáng)2?4倍。已知前5種目標(biāo)分析物都屬于弱極性化合物，而丙烯酰胺是一種極性較強(qiáng)的極性小分子，一般說來一根涂層很難即對(duì)某些非極性化合物有較好的萃取能力，又能對(duì)某些極性化合物有較強(qiáng)的萃取能力。同時(shí)，g-C3N4涂層疏松的結(jié)構(gòu)，能夠增加纖維有效的吸附位點(diǎn)，加快目標(biāo)分析物和涂層的傳質(zhì)速率。而且，在整個(gè)研究過程中，硅氧樹脂SE-30只是充當(dāng)了膠水的作用，將g_C3N4材料黏附到不銹鋼絲上。
[0027]實(shí)施例4
[0028]為了考察g_C3N4涂層在復(fù)雜基質(zhì)中的萃取能力，實(shí)驗(yàn)將其應(yīng)用于對(duì)薯片樣品中丙烯酰胺的萃取。實(shí)驗(yàn)前，首先對(duì)薯片樣品進(jìn)行了樣品前處理。將l.0OOg薯片樣品磨成粉末狀，加入到50mL的離心管中。向離心管中加入10mL的正己烷進(jìn)行脫脂，超聲lOmin，過濾離心取濾渣。上述操作重復(fù)2次。其次，向?yàn)V渣中加入10mL甲醇水溶液(V￥e: V水=1: 1)，超聲lOmin，過濾離心取濾液。重復(fù)上述操作2次，合并濾液。再次，向?yàn)V液中加入l.0mL H2S04 (νβ: V水=1: 9)，置于4°C的冰箱中，lOmin。向上述溶液中加入lmL 0.lmol1^1?1<)3和l.0g KBr混合均勻后，置于4°C的冰箱中l(wèi)h。為了除去溶液中多余的溴，向溶液中加入0.lmol，直至溶液變?yōu)闊o色。最后，將上述溶液定容到50mL。
[0029]所得的色譜圖如圖3所示，當(dāng)應(yīng)用g_C3N4涂層建立SPME-GC-E⑶方法對(duì)薯片樣品中的丙烯酰胺進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以檢測(cè)到薯片樣品中丙烯酰胺的含量為3.87μ g g—1，證明g-C3N4涂層能夠用于薯片樣品中丙烯酰胺的測(cè)定，說明g_C3N4涂層對(duì)在復(fù)雜基質(zhì)中的目標(biāo)物也能有較強(qiáng)的萃取能力。
【權(quán)利要求】
1.一種在固相微萃取頭上制備g-C3N4涂層的方法，其特征在于包括如下步驟: 1)在空氣條件下，將三聚氰胺粉末煅燒，磨碎，即得黃色g-C3N4粉末； 2)先將基體清洗，烘干，再將基體的一端浸入硅氧樹脂SE-30環(huán)己烷溶液中，然后將g-C3N4粉末涂覆于基體上，即得g_C3N4涂層。
2.如權(quán)利要求1所述一種在固相微萃取頭上制備g_C3N4涂層的方法，其特征在于在步驟I)中，所述煅燒的溫度為550°C，煅燒的時(shí)間為4h。
3.如權(quán)利要求1所述一種在固相微萃取頭上制備g_C3N4涂層的方法，其特征在于在步驟2)中，所述基體采用不銹鋼絲、石英纖維絲、尼龍絲中的一種。
4.如權(quán)利要求1所述一種在固相微萃取頭上制備g_C3N4涂層的方法，其特征在于在步驟2)中，所述基體的長度為15?20cm。
5.如權(quán)利要求1所述一種在固相微萃取頭上制備g_C3N4涂層的方法，其特征在于在步驟2)中，所述清洗是依次用丙酮和超純水超聲清洗。
6.如權(quán)利要求1所述一種在固相微萃取頭上制備g_C3N4涂層的方法，其特征在于在步驟2)中，所述烘干的溫度為60°C。
7.如權(quán)利要求1所述一種在固相微萃取頭上制備g_C3N4涂層的方法，其特征在于在步驟2)中,所述基體的一端其長度為I?2cm。
8.如權(quán)利要求1所述一種在固相微萃取頭上制備g_C3N4涂層的方法，其特征在于在步驟2)中，所述硅氧樹脂SE-30環(huán)己烷溶液的質(zhì)量濃度為0.3g mL'
9.如權(quán)利要求1所述一種在固相微萃取頭上制備g_C3N4涂層的方法，其特征在于在步驟2)中，所述浸入硅氧樹脂SE-30環(huán)己烷溶液中的時(shí)間為25?35s。
10.如權(quán)利要求1所述一種在固相微萃取頭上制備g-C3N4涂層的方法，其特征在于在步驟2)中，所述g_C3N4涂層的厚度為130?150 μ m。
【文檔編號(hào)】G01N30/06GK104391062SQ201410608727
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】王翊如, 徐娜, 陳曦, 榮銘聰 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)