新型磁性多孔材料用于磁固相萃取水中的多环芳烃

摘要

多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)是一类持久性有机污染物,其在自然中滞留时间长、具有致癌、致畸、致突变性效应并会通过食物链富集到人体中.检测环境中的PAHs往往存在待分析组分浓度低难以达到检测器上限、样品组分复杂、干扰因素多等问题,因此发展一种无毒绿色、对目标分析物有很好的富集能力及操作简单的样品前处理方法是人们的目标.金属-有机骨架(MOFs)，它是由金属和有机配体自组装形成。大的比表面积、可协调的孔径、便于修饰后组成结构丰富等优点决定了这类材料作为吸附剂的应用。若将这类材料与磁性材料相结合形成的磁性MOF材料，可以快速分离与浓缩，是一类潜在性能优异的吸附剂。选择绿色无毒的铁基MOF MIL-lOO(Fe)，将其在高温下热解，发现无磁性的MOF仅通过简单的热解方法便形成了具有磁性的多孔复合材料。实验发现在随着温度升高热解生成的产物的正八面体结构，逐渐变得粗糙多孔，表面附着磁性纳米颗粒，颗粒的粒径随着热解温度的升高而增大，直到MOF完全坍塌。实验还发现控制不同的热解温度，生成的产物的结构和性能不同。在较高的温度下热解，MIL-lOO(Fe)完全碳化形成磁性多孔碳材料；控制热解温度在MIL-lOO(Fe)刚开始发生碳化的温度，生成的材料部分被磁化，部分保持原MOF的结构。相比于其他制备磁性MOF材料的方法更简单、更绿色。进一步将其用于磁固相萃取五种不同的多环芳烃，发现这种材料有低的检测限、宽的检测范围和良好的重现性，并成功的应用于环境水样PAHs的检测中。这种方法制备简单、成本低廉、所需样品量小，适用于痕量分析物的富集萃取。