【摘要】：石墨烯(Graphene,G)是一種新型的二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)的碳納米材料,具有較大的比表面積和較強(qiáng)的機(jī)械性能。氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)是石墨烯的一種衍生產(chǎn)物,可通過石墨的氧化、剝離制得,GO擁有和G類似的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),只是在其片層表面增加了豐富的羧基、羥基等活性含氧官能團(tuán),具有良好的水分散性,易于共價或非共價方式修飾于各種分離材料或載體,制得優(yōu)質(zhì)萃取性能材料,在樣品前處理等分離科學(xué)領(lǐng)域具有良好應(yīng)用前景。硅膠整體柱是一種常用的萃取介質(zhì),具有連續(xù)的多孔結(jié)構(gòu),通透性好且易于修飾。將GO接枝到硅膠整體柱表面,有利于提高整體柱的選擇性和分離富集性能。多環(huán)芳烴(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)廣泛存在于環(huán)境中,具有致癌、致畸、致突變性,樣品含量低,基質(zhì)復(fù)雜,檢測前需經(jīng)有效前處理過程。本文通過酰胺化反應(yīng)將GO接枝到自制的氨基化硅膠整體柱表面,制得了GO接枝硅膠整體柱。以此為固相微萃取介質(zhì),結(jié)合高效液相色譜-紫外檢測(HPLC-UV),建立了對PAHs簡便、高效、靈敏的萃取檢測方法,并用于實(shí)際樣品的檢測,結(jié)果滿意。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:(1)利用改進(jìn)的Hummers法制得GO,并借助于傅里葉變換紅外和拉曼光譜對制備的GO進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征,結(jié)果表明制備的GO具有較高的氧化程度且含有豐富的羧基等官能團(tuán)。(2)采用溶膠-凝膠法,通過四甲氧基硅烷(TMOS)的原位聚合,制備了硅膠整體柱,再利用氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)引入氨基,最后通過酰胺化反應(yīng)將GO接枝到整體柱表面,制得GO接枝硅膠整體柱。經(jīng)過預(yù)處理的毛細(xì)管制備出的整體柱無脫壁、斷層等現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)優(yōu)化后將各物質(zhì)用量確定為:0.90 mL TMOS、0.10 g PEG、0.22 g Urea、2 mL,0.01 mol/L HAc、1 mL APTMS甲醇溶液。GO最佳接枝條件為:1mL,0.02 mg/mL GO水分散,40℃反應(yīng)6 h。利用掃描電鏡、元素分析和拉曼光譜對新制備的GO接枝硅膠整體柱進(jìn)行了表征分析,整體柱通透性良好,且GO具有較高的鍵合量。(3)以GO接枝硅膠整體柱為萃取介質(zhì),結(jié)合高效液相色譜-紫外檢測,考察了其對典型PAHs芘(Pyr)、苯并[a]芘(BaP)、苯并[a,h]蒽(DahA)的萃取富集性能。實(shí)驗(yàn)在優(yōu)化條件下測得整體柱對Pyr、BaP、DahA的富集倍數(shù)分別達(dá)到了78.5、98.2、102.4,萃取容量分別達(dá)到0.15μg、0.22μg、0.26μg。GO與PAHs之間的π-π堆積作用和疏水作用使整體柱對典型PAHs表現(xiàn)出較強(qiáng)的富集能力。實(shí)驗(yàn)建立了對芘(Pyr)、苯并[a]蒽(BaA)、?(Chr)、苯并[b]熒蒽(BbF)、苯并[k]熒蒽(BkF)、苯并[a]芘(BaP)、二苯并[a,h]蒽(DahA)、苯并[g,h,i]傒(BghiA)、茚并[1,2,3-c,d]芘(InP)等9種PAHs的定量分析方法,方法檢出限為0.02-0.11μg/L(LOD,S/N=3),定量限為0.07-0.36μg/L(LOQ,S/N=10),9種PAHs在0.1-150μg/L的濃度范圍線性關(guān)系良好(R~2≥0.9947)。GO接枝硅膠整體柱具有優(yōu)異的富集、分離效果。(4)利用新建立的PAHs分析方法對20個實(shí)際樣品(香煙煙氣、焦化廠廢水和大氣顆粒物)的PAHs含量進(jìn)行了檢測。實(shí)際樣品中3個不同濃度水平的PAHs加標(biāo)回收率為81.5%-107.8%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)在1.0%-6.5%(n=3)之間。新制備的GO接枝硅膠整體柱對典型PAHs表現(xiàn)出較高的萃取富集能力,建立的檢測方法準(zhǔn)確靈敏、簡便可靠,為低含量實(shí)際樣品PAHs的檢測提供了新途徑。
【圖文】：

圖 1.1 氧化石墨烯結(jié)構(gòu)示意圖Fig1.1 The structural of graphene oxide]對 GO 在不同極性溶劑中的分散性進(jìn)行了考察。在水和化石墨，超聲處理 1h。超聲后放置三周的效果與剛超聲后發(fā)現(xiàn)，，氧化石墨在所選溶劑中均可通過超聲剝離成單層的幾微米到幾百納米之間。GO 在乙二醇、四氫呋喃（THFMP）、N，N - 二甲基甲酰胺（DMF）和水中均有穩(wěn)定的

圖 1.1 氧化石墨烯結(jié)構(gòu)示意圖Fig1.1 The structural of graphene oxideredes 等[16]對 GO 在不同極性溶劑中的分散性進(jìn)行了考察。在水和十三種中加入氧化石墨，超聲處理 1h。超聲后放置三周的效果與剛超聲后的分散 1.2。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氧化石墨在所選溶劑中均可通過超聲剝離成單層的氧化尺寸介于幾微米到幾百納米之間。GO 在乙二醇、四氫呋喃（THF）、N 烷酮（NMP）、N，N - 二甲基甲酰胺（DMF）和水中均有穩(wěn)定的分散性
【學(xué)位授予單位】：武漢紡織大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X831;O652

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 鄒正光;俞惠江;龍飛;范艷煌;;超聲輔助Hummers法制備氧化石墨烯[J];無機(jī)化學(xué)學(xué)報;2011年09期

本文編號：2607790