基于沸石咪唑酯骨架的新型磁性多孔材料组装及其在环境样品分析中的应用研究

Due to the trace amount of target analytes and the complicated matrix, it is necessary to develop a fast, high selectivity and sensitive analytical method for determination of trace organic pollutants in environmental samples. Based on the unusual properties of zeolite imidazolate frameworks (ZIFs) such as remarkable water and solvent stability, permanent porosity, chemical tunable structure and easy modification, and the fascinating two-dimensional structure and strong hydrophobic property of graphene, magnetic ZIFs and ZIFs/graphene composites were synthesized and used for rapid determination of persistent organic pollutants in environmental samples coupled with chromatographic technology. The main contents include that the facile preparation of magnetic ZIFs and ZIFs/GP porous materials at room temperature, the design of different functional materials and the research on selective adsorption mechanism , their application for magnetic solid-phase extraction of trace organic compounds in environmental samples. Based on the selective adsorption ablity of the new extraction materials, convenient and fast separation ability provided by magnetic solid-phased extraction, and high-sensitivity chromatographic technology, this proposed method would provide a simple and higher sensitive analytical method for determination of trace organic pollutants in environmental samples.

环境样品基体复杂，待测物质浓度低，需快速、高选择性、灵敏的分析方法。本项目利用新型多孔材料咪唑酯骨架结构（ZIFs）稳定、高孔隙率、孔径可调、易修饰的特点，以及石墨烯独特的二维平面结构和强疏水特性，结合磁分散固相萃取技术，开展了基于新型萃取介质ZIFs、ZIFs与石墨烯复合材料（ZIFs/GP）的磁性分散固相萃取-色谱联用技术在复杂环境样品持久性有机污染物分析中的应用研究。研究内容包括:室温快速自组装磁性ZIFs及ZIFs/GP纳米多孔材料的方法研究；不同性质萃取介质的设计及萃取选择性研究；建立实际样品中痕量分析的快速分析方法。该方法集成高选择性萃取介质、快速简便的磁分离技术及高灵敏度的色谱检测技术于一体,为环境样品中痕量有机物分析提供快速灵敏、高效准确、环境友好的分析方法。

由于环境样品被测物质浓度低、组分复杂、干扰严重等特点，需经过有效的样品前处理技术对其进行净化、浓缩及富集。本项目针对环境水、土壤、大气及生物样品中痕量以及超痕量的有机污染物、药物的分析测定，开展了基于新型多孔材料有机金属骨架的磁性萃取介质的制备及其应用研究，主要内容如下： . 1. 开展了磁性ZIF-7萃取介质的制备及其应用研究。采用一步合成法制备磁性ZIF-7复合材料，利用聚多巴胺的多氧、氮官能团将Fe3O4粒子与ZIF-7键合，稳定性良好。建立了磁性ZIF-7固相微萃取与气相色谱/质谱联用的分析方法，BbP及BbF线性范围为0.01-5 ng/mL，其它PAHs线性范围0.05-5 ng/mL，检出限在0.71-5.79 ng/L之间，精密度良好。该方法用于环境水以及PM2.5中PAHs残留的分析，雨水未发现6种PAHs残留，加标回收率为92.8-99.4%，PM2.5中PAHs含量为0.40-6.79 ng/m3，加标回收率为82.1-96.7%。. 2. 开展了磁性ZIF-7@氧化石墨的制备及其应用研究。利用多巴胺的多氧、氮官能团将Fe3O4粒子、氧化石墨（GO）、与ZIF-7键合，稳定性良好。建立了磁性ZIF-7@GO固相微萃取与液相色谱/质谱联用的分析方法，三唑醇线性范围0.01-5 ng/mL，其它杀菌剂线性范围0.005-5 ng/mL，相关系数大于0.99，检出限为0.70-2.38 ng/mL，精密度良好。该方法用于环境水和土壤中杀菌剂的残留分析, 池塘水加标回收率为81.8-96.7%，河水加标回收率为87.5-96.3%，土壤中加标回收率为82.4-93.4%。. 3. 开展了磁性Bio-MOF-1的制备及其应用研究。建立了磁性Bio-MOF-1固相微萃取与液相色谱/质谱联用的分析方法，阿普唑仑线性范围0.01-5 ng/mL，其它苯二氮卓药物（BZPs）线性范围0.005-5 ng/mL，相关系数大于0.99，检出限为0.71-2.49 ng/L。该方法用于尿液和头发中苯二氮卓类药物的残留分析，尿液加标回收率为80.2-91.8%，头发中BZPs加标回收率为82.3-94.2%。