离子液体-聚苯胺复合固相微萃取涂层的电化学制备及应用

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固相微萃取(solid phase microextraction SPME)是一种新型样品前处理技术,因其具有萃取速度快、效率高、溶剂用量少、易于与其它仪器结合等优点而备受关注。目前已有一些商品化的涂层可供用于样品的处理,但其萃取效率、稳定性、重现性等仍存在一些不足。SPME涂层的种类和性质决定了涂层的稳定性、选择性和萃取效率等。因此,针对不同的目标分析物研制不同性能的SPME涂层是一项很有意义的工作。电聚苯胺的比表面大、萃取容量高,是一种很好的固相微萃取涂层材料,但它的稳定性及适用对象有限。离子液体(ionic liquids ILs)有不挥发、稳定性好、溶解性能强等特点,已被广泛用于分离分析等方面。将其与聚苯胺(polyaniline PANI)结合用于固相微萃取涂层的制备,有望得到萃取性能更好的SPME涂层,用于环境、食品等的分析中。本文围绕离子液体和聚苯胺等的复合固相微萃取涂层的电化学制备及应用开展了系列研究工作,主要研究内容和结果如下:1.通过循环伏安法在涂有疏水性离子液体(即1-辛基-3-甲基咪唑-六氟磷酸盐)的不锈钢丝表面电聚合制备聚苯胺,得到IL-PANI复合固相微萃取涂层。该涂层具有多孔结构、比表面大,IL附着在聚苯胺网络表面。通过与气相色谱(gas chromatography GC)联用,建立了五种苯酚类化合物的分析方法,并将其用于化工车间废水中酚类物的检测。与单一的聚苯胺涂层相比,复合涂层的萃取效率、热稳定性等均有提高。2.以电聚苯胺膜为支撑材料,采用涂渍法制备了离子液体-聚苯胺涂层。比较了四种不同离子液体-聚苯胺涂层对五类分析物(即苯类、卤代芳烃、酚类、胺类和脂肪醇类)的萃取性能。针对饮料中脂肪醇类物质的检测优选了涂层。通过与GC联用进行检测,所建立的方法表现出检测限低、灵敏度高、重现性好等优点,且涂层使用寿命长。3.以酸性离子液体1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐为支持电解质和掺杂剂,通过循环伏安法制备了质子型离子液体掺杂的聚苯胺涂层。该涂层呈现多孔的纳米颗粒结构,掺杂的离子液体改善了聚苯胺涂层的结构和萃取性能。它对胺类物质有较强的富集作用,其富集因子高于一般的PANI涂层和商业萃取涂层聚二甲基硅氧烷/聚二乙烯基苯(polydimethylsiloxane/divinylbenzene PDMS/DVB),因此,表现出高的灵敏度。涂层对其它挥发性极性化合物也表现出良好的萃取效果。该萃取涂层被用于实际样品的测定,效果良好。4.通过缩水反应,对羧基化的多壁碳纳米管(multiwalled carbon nanotubes MWCNT)进行离子液体功能化,再将其掺杂到电聚苯胺中得到MWCNT@IL/PANI涂层。经离子液体1-(3-氨丙基)-3-甲基咪唑溴盐功能化后的碳纳米管在聚苯胺中呈现很好的分散性。以富集因子为涂层选择性评价依据,详细考察了涂层对胺类、苯类、脂肪醇类、多环芳烃类、酚类和苯甲酸酯类化合物的萃取能力,该涂层对几种苯甲酸酯类物质表现出较高的萃取选择性和萃取能力,结合GC检测的检测下限达1.5-6.1 ng/L。另外,离子液体功能化碳纳米管的掺杂对PANI涂层的热稳定性有很大的改进(适用温度高至330℃)。该涂层制备方法拓宽了离子液体在固相微萃取中的应用。5.在酸性离子液体电解质溶液中电聚合制备了疏水性的聚苯胺-聚(环氧丙烷)复合涂层,并将其用于难挥发的氨基甲酸盐杀虫剂的萃取。这种疏水性涂层适合直接浸入式萃取,对目标分析物表现出高的萃取效率和良好的重现性。它能有效避免复杂样品基质干扰,非常适用于复杂样品中低含量分析物的分离和富集,被成功应用于蔬菜样品等的测定。6.在电解质中加入亲水性IL(1-丁基-3甲基咪唑四氟化硼),采用电化学方法制备了IL掺杂的苯胺-间氨基苯甲酸共聚物复合固相微萃取涂层。所得涂层具有良好的热稳定性(可耐320℃高温),也有较好的耐有机溶剂和酸碱的性能。以卤代芳烃为目标分析物,考察了其萃取性能和实用性,建立了环境水样中卤代芳烃的分析方法,该法具有较高灵敏度和准确性。
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