一种原位制备离子液体杂化二氧化硅气凝胶涂层固相微萃取纤维的方法与流程

本发明涉及一种原位制备离子液体杂化二氧化硅气凝胶涂层固相微萃取纤维的技术。

背景技术：

固相微萃取技术是20世纪90年代兴起的一种新型样品前处理与富集技术，属于非溶剂型选择性萃取法，是一种在固相萃取技术上发展起来的集采样、萃取、浓缩和进样于一体的微萃取新技术，并且具有操作简单、携带方便、费用低廉等优点。目前，在各个领域如环境、生物、工业、食品、临床医学等，固相微萃取已经发展成为最为广泛的样品前处理技术方法之一。固相微萃取的核心部件是萃取纤维，商业化固相微萃取纤维主要存在涂层萃取效率低、稳定性差以及机械强度差等缺点，难以满足实际应用需求，发展高性能萃取涂层的纤维仍是固相微萃取领域的重要发展方向。

气凝胶是一种由胶体粒子或聚合物分子相互交联构成的具有三维空间网络结构的纳米多孔非晶轻质固体材料，其内部含有大量的微米级和纳米级的空洞，极大的增加了比表面积。气凝胶表现出的优异的吸附性能恰恰彰显其在固相微萃取领域的巨大研究潜力。但是无机气凝胶机械强度差，有机气凝胶耐温性能差，严重制约着气凝胶的广泛应用。

离子液体是由体积较大的有机阳离子和无机或无机阴离子组成的熔融盐，具有独特的物理化学性质，如熔点低、热稳定性好、萃取性能优异等，能提供包括疏水、氢键、π-π、n-π、偶极、离子/电荷等在内的多种溶剂相互作用类型，是近年来环境分析领域研究和应用最多的新型材料之一。以离子液体杂化二氧化硅气凝胶对其进行改性，离子液体含有的有机官能团不仅可以改善气凝胶机械强度差的缺点，还可以改善其萃取性能。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种原位制备离子液体杂化二氧化硅气凝胶涂层固相微萃取纤维的技术。本发明基于二氧化钛纳米棒的羟基参与制备离子液体杂化二氧化硅气凝胶的化学反应，在钛丝表面原位制备了离子液体改性二氧化硅气凝胶涂层，其特征在于该方法具有以下工艺步骤：

将联吡啶离子液体、正硅酸乙酯、乙醇以及水按质量比为1:(8-10):(10-12):(3-5)进行混合，搅拌均匀后得到混合溶液，加入盐酸控制混合溶液ph为2-3，将二氧化钛纳米棒修饰的钛丝浸没于反应溶液中，在80-100℃之间反应4-8小时，加入氨水调ph为7-8，静置12-18小时后将钛丝取出进行冷冻干燥，得到离子液体杂化二氧化硅气凝胶涂层固相微萃取纤维。

本发明在原位制备离子液体杂化二氧化硅气凝胶涂层固相微萃取纤维的步骤中所述联吡啶离子液体是由4,4-联吡啶与溴丙基三甲氧基硅烷反应制得的。

本发明在原位制备离子液体杂化二氧化硅气凝胶涂层固相微萃取纤维的步骤中所述二氧化钛纳米棒修饰的钛丝是由钛酸四丁酯在钛丝表面煅烧制得的。

本发明所采用的离子液体杂化二氧化硅气凝胶涂层的固相微萃取纤维具有以下优点：

（1）二氧化钛纳米棒原位合成既提供键合官能团又为气凝胶起到支架的作用；

（2）离子液体的杂化使二氧化硅气凝胶提高机械强度的同时改善了萃取效率。

附图说明

图1是离子液体的制备反应示意图。

图2是离子液体杂化二氧化硅气凝胶的制备示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，通过实例进行说明：

实施例1：

将联吡啶离子液体、正硅酸乙酯、乙醇以及水按质量比为1:8:10:3进行混合，搅拌均匀后得到混合溶液，加入盐酸控制混合溶液ph为2-3，将二氧化钛纳米棒修饰的钛丝浸没于反应溶液中，在80℃搅拌反应6小时，加入氨水调ph为7-8，静置12小时后将钛丝取出进行冷冻干燥，得到离子液体杂化二氧化硅气凝胶涂层固相微萃取纤维。

实施例2：

将联吡啶离子液体、正硅酸乙酯、乙醇以及水按质量比为1:9:10:4进行混合，搅拌均匀后得到混合溶液，加入盐酸控制混合溶液ph为2-3，将二氧化钛纳米棒修饰的钛丝浸没于反应溶液中，在90℃之间反应5小时，加入氨水调ph为7-8，静置14小时后将钛丝取出进行冷冻干燥，得到离子液体杂化二氧化硅气凝胶涂层固相微萃取纤维。

实施例3：

将联吡啶离子液体、正硅酸乙酯、乙醇以及水按质量比为1:10:12:5进行混合，搅拌均匀后得到混合溶液，加入盐酸控制混合溶液ph为2-3，将二氧化钛纳米棒修饰的钛丝浸没于反应溶液中，在100℃之间反应4小时，加入氨水调ph为7-8，静置16小时后将钛丝取出进行冷冻干燥，得到离子液体杂化二氧化硅气凝胶涂层固相微萃取纤维。

实施例4：

将联吡啶离子液体、正硅酸乙酯、乙醇以及水按质量比为1:10:10:5进行混合，搅拌均匀后得到混合溶液，加入盐酸控制混合溶液ph为2-3，将二氧化钛纳米棒修饰的钛丝浸没于反应溶液中，在100℃之间反应3小时，加入氨水调ph为7-8，静置18小时后将钛丝取出进行冷冻干燥，得到离子液体杂化二氧化硅气凝胶涂层固相微萃取纤维。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种原位制备离子液体杂化二氧化硅气凝胶涂层固相微萃取纤维的方法，特别涉及利用二氧化钛纳米棒的羟基参与原位制备离子液体杂化二氧化硅气凝胶的化学反应。这种新方法的特征在于先在钛丝表面制备二氧化钛纳米棒，为其提供了羟基官能团；制备的离子液体含有甲氧基硅烷端基基团，与正硅酸乙酯杂化水解的同时和钛羟基发生化学键合，在钛丝表面原位制备了离子液体杂化二氧化硅气凝胶涂层。本发明所制备的离子液体杂化二氧化硅气凝胶涂层钛丝固相微萃取纤维具有机械强度高、涂层稳定性好、萃取容量高、萃取选择性好等优点，在食品分析、环境分析、药物分析等方面具有很好的应用潜力。

技术研发人员：田雨;孙敏;冯娟娟;王秀琴
受保护的技术使用者：济南大学
技术研发日：2018.08.07
技术公布日：2019.01.11