專利名稱：多壁碳納米管固相萃取小柱及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于殘留分析前處理萃取材料領(lǐng)域。具體涉及一種多用途的納米材料多壁碳納米管，通過改裝成固相萃取小柱實現(xiàn)對水體中污染物，樣本凈化等方面的萃取以及凈化作用。
背景技術(shù)：
多壁碳納米管是一種具有納米尺寸的碳的多層管狀物。多壁碳納米管的發(fā)現(xiàn)立即引起了物理界、化學(xué)界和材料科學(xué)界以及高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)部門的關(guān)注，在科學(xué)界掀起了繼C60 后又一次研究高潮。由于其獨特的物理化學(xué)性能，多壁碳納米管開始廣泛應(yīng)用在材料、電導(dǎo)、化學(xué)等方面。在已有的報道中，人們開始嘗試將多壁碳納米管應(yīng)用到殘留分析領(lǐng)域，并取得了一定的效果。日本科學(xué)家Iijima在1991年利用真空電弧蒸發(fā)石墨電極，通過高分辨電鏡對其產(chǎn)物進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)了具有納米尺存的碳多層管狀物，即為碳納米管。碳納米管是由單層或多層石墨片圍繞中心軸按一定的螺旋角卷繞而成的無縫、中空的“微管”，每層由一個碳原子通過sp2雜化與周圍3個碳原子完全鍵合后所構(gòu)成的六邊形組成的圓柱面。根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同，碳納米管可以分為多壁碳納米管(MWNTs)和單壁碳納米管(SWNTs)。由此許多學(xué)者開始了關(guān)于碳納米管的研究。作為嶄新的準(zhǔn)一維功能材料，碳納米管憑其極大的比表面積和長徑比，具有優(yōu)良的化學(xué)和電性等性能[3]。由于碳納米管擁有獨特的物化性質(zhì)，其也被應(yīng)用于分析化學(xué)領(lǐng)域，如氣體傳感器、化學(xué)修飾電極以及化學(xué)分離和檢測。本文主要利用多壁碳納米管最為一種吸附材料，考察其在水體中酰胺除草劑的分析的應(yīng)用。多壁碳納米管，一般由幾層到幾十層石墨片同軸卷繞構(gòu)成，層間間距為0. 34nm 左右，其典型的直徑和長度分別為2 30nm和0. 1 50 μ m。實驗中所用的多壁碳納米管特征所用的多壁碳納米管是利用 ^-Μο/Α1203制備而成的黑色粉末，堆積密度約為50kg/m3，團聚顆粒平均直徑約300 μ m,比表面積在200 300m3/g。多壁碳納米管的SEM觀察(

圖1_1)表明，多壁碳納米管無明顯可見的無定型碳、 碳纖維、催化劑聚集體等不純物。多壁碳納米管的外徑在3 25nm之間，平均外徑為8. 6nm, 平均內(nèi)徑為3. 5nm，長度分布在0. 5 IOOOym之內(nèi)。對產(chǎn)物進(jìn)行熱重分析，樣品在600°C 以上發(fā)生失重，失重峰值在670°C，沒有無定型碳等雜質(zhì)峰存在。未經(jīng)純化處理的碳管有燃燒失重確定的碳管含量可達(dá)98%。碳管的ICP測量結(jié)果表明。其中作為雜質(zhì)的狗含量為 1. 7%, Al 含量 0. 6%，Mo 含量為 0. 2%。多壁碳納米管所具有的吸附特性，將其開始應(yīng)用于分析化學(xué)上，除了將研究其作為色譜柱填料方面外，有些學(xué)者嘗試將其應(yīng)用于水體中的化合物富集。作為一種新型的納米吸附，多壁碳納米管在分析化學(xué)上的應(yīng)用越來越被人們熟悉，本專利通過采用分析方法中最廣泛的固相萃取方式，以多壁碳納米管為材料，從而將其應(yīng)用于水中污染物的萃取凈化過程。

發(fā)明內(nèi)容
基于以上研究成果和背景技術(shù)，我們經(jīng)過多次實驗，在此提供一種能方便有效應(yīng)用于農(nóng)藥殘留領(lǐng)域，適用于不同水體中各類農(nóng)藥以及化合物的萃取以及樣本的凈化。1.多壁碳納米管固相萃取小柱的組成本方法包含的產(chǎn)品由固相萃取筒和固相萃取填料多壁碳納米管組成。2.技術(shù)方案(使用過程)如下稱取一定93%的IOOmg多壁碳納米管填料，將其裝入固相萃取小柱內(nèi)，兩端用乙烯板固定填料，防止填料移動，為取得良好的萃取效果，在填充過程，通過敲打使多壁碳納米管在萃取小柱內(nèi)勻?qū)?，但是不易過于積壓，防止由于多壁碳納米管太密，在萃取水樣過程中，水體樣本不容易通過萃取小柱。本發(fā)明與以往的水體種萃取方法相比，具有以下優(yōu)點(1)本方法涉及的固相萃取填料在制作和方法應(yīng)用上都很簡便通過20年的發(fā)展，本方法涉及的固相萃取填料多壁碳納米管憑借其優(yōu)異的納米性質(zhì)廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。在具體操作過程中，不但便于從事相關(guān)產(chǎn)業(yè)的人員使用，還便于產(chǎn)業(yè)鏈終端的消費者使用，操作簡單，萃取凈化效果明顯。(2)節(jié)約溶劑，高效率，價格低廉作為固相萃取方式，在萃取凈化過程中，既避免了使用大量溶劑，又由于多壁碳納米管的較強吸附效果，實現(xiàn)了高效的萃取和凈化效果。在成本方面，由于經(jīng)過20年的快速發(fā)展，多壁碳納米管已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，工藝和品質(zhì)不斷加強的同時，價格也越來越來便
且·(3)適用范圍廣憑借多壁碳納米管的強烈吸附效果，該萃取小柱對水體中的化合物有良好的富集凈化效果，如農(nóng)藥和一些環(huán)境污染物等。
具體實施例方式實施例1 以五種酰胺類除草劑為考察對象，通過不同淋洗溶劑的選擇、水樣pH的變化、吸附材料的量的改變和水樣體積等方面的優(yōu)化選擇，考察了多壁碳納米管在水中對農(nóng)藥的富集凈化作用。實驗結(jié)果顯示多壁碳納米管對丙草胺表現(xiàn)出很差的萃取效果，丙草胺的回收率在30% 40%左右；其余四種除草劑都能在多壁碳納米管上得到一定的富集作用，方法的添加回收率保持在76. 74 % 104. 43 %，RSD低于9. 58 %，LOQ為0. 03 μ g/L 0. 04 μ g/ L0實施例2:比較了分別采用傳統(tǒng)應(yīng)用最廣泛的C18和多壁碳納米管為吸附材料，對水體中唑酮草酯萃取效果。在通過水體理化性質(zhì)、水樣體積以及吸附材料量的比較，多壁碳納米管展現(xiàn)了優(yōu)異的萃取效果，在同樣量的吸附材料上，價格低廉的多壁碳納米管具有更強的萃取能力。而萃取效果方面，多壁碳納米管展現(xiàn)了不壓于C18的能力，唑酮草酯在經(jīng)過優(yōu)化的方法中的回收率保持在81. 45% 108. 70%，RSD則不超過8. 21 %，方法的檢出限在C18和多壁碳納米管小柱上的分別為0. 02 μ g/L和0. 01 μ g/L。
權(quán)利要求
1.一種納米材料的固相萃取小柱，主要由多壁碳納米管、固相萃取小筒和乙烯板組成。
2.權(quán)利要求1的萃取小柱，50 100mg93%填充量的萃取小柱，用于水體中污染物的萃取和凈化。
3.權(quán)利要求1的萃取小柱，50 100mg93%填充量的萃取小柱，用于樣本凈化。
4.權(quán)利要求1-2所述的萃取小柱用于水中污染物萃取的應(yīng)用，具體步驟包括將多壁碳納米管勻?qū)嵉奶钛b在萃取小柱內(nèi)，水樣以每分鐘4 5毫升的速度通過萃取小柱，最后用有機溶劑洗脫吸附在小柱上的化合物。
5.權(quán)利要求1-3所述的萃取小柱用于樣本的凈化，通過該固相萃取小柱的吸附能力， 實現(xiàn)各種復(fù)雜樣本的凈化，如蔬菜、水果。
全文摘要
一種納米材料的固相萃取小柱及其應(yīng)用，屬于農(nóng)藥殘留領(lǐng)域中的前處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明涉及的固相萃取小柱可以有效地實現(xiàn)水體中污染物以及樣本的萃取和凈化。該固相萃取小柱主要包括由多壁碳納米管、固相萃取小柱小筒何乙烯板，適用于對水體中污染物的萃取凈化及樣本凈化，通過試驗證明此類固相萃取小柱具有良好的萃取凈化效果，且具有廣泛的應(yīng)用空間及低廉的價格優(yōu)勢。
文檔編號C02F1/28GK102380344SQ20101026826
公開日2012年3月21日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者白冰, 董茂鋒, 趙曉燕, 邢增濤, 邵毅, 饒欽雄 申請人:上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院