功能化多壁碳纳米管的制备及其在环境分析中的应用

摘要

科学技术的不断发展使得人们的生活水平在不断提高。与此同时，人类生存的环境也面正临着越来越严重的威胁，环境污染问题日益突出。因此准确、及时的环境监测是有必要的。近年来，在环境、食品、化妆品等领域，关于痕量污染物对生物体健康及环境污染影响作用的研究越来越广泛。虽然现代仪器分析技术已经取得较大发展，但是由于仪器的灵敏度有限而且环境样品基体复杂，经常存在大量干扰物质，所以直接测定分析实际样品中痕量抑或超痕量成分就变得比较困难。这就通常需要环境样品分析工作者在实际样品分析中需要对所研究的对象进行样品预处理以不断的提高分析方法的准确性、降低检出限，同时缩短分析时间以建立一个更加经济有效的检测方法。
　　固相萃取分离技术因其操作简单、分析时间短、有机溶剂用量少、重现性好、回收率和富集倍数高及容易实现自动化等优点在样品前处理中得到了广泛应用。选择合适的固相萃取小柱吸附剂可以分离富集复杂环境基体中的特定目标物。然而，吸附剂的结构和性质是影响分析灵敏度和选择性的重要因素。因此，寻找一种新型，高效吸附材料作为填充剂成了近年来固相萃取技术发展的一个新方向。
　　本论文介绍了合成两种新型功能化多壁碳纳米管吸附材料的方法。同时以这两种材料分别作为固相萃取小柱的吸附剂，通过固相萃取技术进行样品前处理来富集检测环境中的酚类和尼泊金酯类污染物研究了这种新型碳材料的吸附性能，并建立起了一个能成功应用于化妆品、环境水样等实际样品中环境污染物的分析检测方法。本实验建立的方法达到了快速检测，灵敏度高，检出限低等预期效果，并且此方法具有操作简单、成本低廉等一系列优势。本论文分为以下四章：
　　第一章介绍了纳米材料多壁碳纳米管及其功能化进展以及功能化多壁碳纳米管作为固相萃取的吸附剂萃取环境污染物的应用实例。
　　第二章合成了两种功能化多壁碳纳米管（对氨基苯甲酸乙酯功能化多壁碳纳米管（f-多壁碳纳米管）以及氰基多壁碳纳米管（MWCNTs-CN）），并对其进行表征分析。
　　第三章建立了对氨基苯甲酸乙酯功能化多壁碳纳米管（f-MWCNTs）作为固相萃取小柱固定相萃取富集环境水以及化妆品中的对羟基苯甲酸酯类物质的分析方法。实验优化了影响萃取效率的各个因素，并且得到了最佳萃取条件。在最佳萃取条件下，该方法成功应用于环境水以及化妆品中六种对羟基苯甲酸酯类物质的测定。在浓度为1-100ngmL-1范围内线性关系良好，相关系数为高于0.9986，样品的检出限为0.08-0.27ngmL-1。对环境水样品进行三个浓度水平（10，50，100ngmL-1）的加标实验，回收率为82.70-102.20％，相对标准偏差小于7.92%（n=3），能够满足水样以及化妆品样品中的对羟基苯甲酸酯类物质的检测要求。
　　第四章建立了氰基化多壁碳纳米管（MWCNTs-CN）作为固相萃取小柱吸附剂萃取富集环境水中的酚类污染物的分析方法。此固相萃取方法将100mg氰基化多壁碳纳米管填充到3mL聚丙烯空小柱中，环境样品中酚类污染物通过小柱进行萃取保留，然后经过淋洗洗脱过程，污染物的含量通过高效液相色谱检测。此方法对萃取环境中酚类污染物具有较高的准确性和灵敏度。样品的检出限为0.08-3.00ngmL-1，样品的相对回收率为80.28%-103.13%。此方法成功应用于检测环境水样品中的酚类污染物，结果表明海水样品中2-萘酚有检出，检出浓度为0.38ngmL-1。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1样品前处理技术

1.2固相萃取技术（SPE）

1.3纳米材料

1.4碳纳米管的功能化

1.5本论文研究目标、技术路线及主要内容

参考文献

第二章 功能化多壁碳纳米管的合成

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4结论

参考文献

第三章 f-MWCNTs作为固相萃取吸附剂萃取富集环境水以及化妆品中的对羟基苯甲酸类物质

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4方法验证

3.5方法的应用

3.6与原始MWCNTs固相萃取填料比较

3.7结论

参考文献

第四章 MWCNTs-CN作为固相萃取吸附剂萃取富集环境水中的酚类污染物

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4方法验证

4.5方法应用

4.6对比试验

4.7吸附机理

4.8结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表和拟发表的论文