基于金属-有机纳米管的环境样品前处理技术

Solid-phase extraction (SPE),solid-phase microextraction (SPME) and micro-solid -phase extraction (μ-SPE), widely used for enrichment and determination of environmental pollutants, are three novel sample preparation techniques. For SPE,μ-SPE and SPME, novel adsorbents with inexpensive, highly selective and life-long properties are urgently needed. Metal-organic nanotubes (MONTs), constructed from metal ions and bridging organic ligands,is a promising novel material with open nanoporous structure and huge specific surface area. MONTs have the advantages of metal-organic frameworks and carbon nanotubes, and their structure can be controlled by the species and ratio of metal ions and organic ligands. The goal of this project is to fabricate a series of MONTs through the kinds and ratio control of metal ions and organic ligands,characterize their structure and components, test their adsorption properties, and select suitable MONTs as SPE,μ-SPE or SPME adsorbents for enrichment and determination of environmental pollutants.Meantime,the mechanism of using MONTs as adsorbents for separation and enrichment of environmental pollutants will be further investigated.This project is not only looking for a novel and efficient adsorption material,but also explorating new functions of MONTs, which is important for removal, sample pretreatment and analysis of environmental pollutants.

固相萃取、固相微萃取和微-固相萃取是近年来应用较为广泛的样品前处理技术，当前迫切需要发展成本低廉、选择性高、使用寿命长的新型吸附材料。金属-有机纳米管(MONTs)是一种含有纳米级隧道的新材料，兼有金属-有机骨架材料和碳纳米管的共同优点，不但具有较高的比表面积和多孔性，而且还可以通过控制金属离子和有机配体的种类和比例对MONTs的结构进行调控。 本项目拟通过调控金属离子和有机配体的种类和比例，制备出一系列的MONTs材料，并对其结构、组成和吸附性能进行表征和测试，从中筛选出具有优异吸附性能的MONTs作为微-固相萃取和固相萃取的填料或固相微萃取涂层用于环境污染物的分析；另外，本项目还将对MONTs分离富集环境污染物的作用机理展开研究。本项目是寻找新型高效吸附材料的一条新途径，也是对MONTs新功能的一个重要探索，这对于环境污染物的去除、样品前处理和分析有非常重要的意义。

寻找高效吸附材料对于环境污染物的分析和控制具有十分重要的意义。本项目筛选出吸附性能和热稳定性高的（含钴、镉、铜和镱等）金属-有机纳米管材料作为吸附剂，并制作出了相应的固相微萃取涂层；筛选出吸附性能和化学稳定性高的（含银、钴、铅和锆等）金属-有机纳米管核材料为吸附剂，并制备出了相应的固相萃取柱和固相微萃取胶囊等。采用这些样品前处理器件，建立了多环芳烃、酚类污染物和多氯联苯等典型环境污染物快速前期处理和分析的方法，并应用于实际环境样品的分析，结果满意。并研究了这些金属-有机纳米管对典型污染物的吸附动力学和吸附热力学，在拟合实验数据和比对吸附模型的基础上，结合金属-有机纳米管材料内部独特的内部结构，发现这些金属-有机纳米管对多环芳烃、酚类污染物和多氯联苯等典型环境污染物的吸附作用机理主要是疏水作用、三维网络结构、多孔结构，氢键作用和π-π共轭作用等等。本项目是寻找新型高效吸附材料的一条新途径，也是对金属-有机纳米管新功能的一个重要探索。本项目共发表SCI论文30篇，其中1篇入选ESI高被引论文；获山东省科技进步一等奖和中国分析测试协会科学技术一等奖各1项；培养研究生10名，1人获山东省青年科技奖。