不锈钢毛细管载体键合离子液体涂层的管内固相微萃取研究

On-line coupling of in-tube solid-phase microextraction to liquid chromatography is an efficient technique for the analysis of non-volatile and/or thermally unstable substances. To overcome the fragile drawbacks of the traditional fused-silica capillary, stainless steel based in-tube solid-phase microextraction capillaries are developed in present work. Inner surface of the stainless steel capillary is firstly modified with nanostructured silver layer through electroless plating process. After the functionalization with initiators, polymeric ionic liquids are coated in situ on the surface through surface initiated atom transfer radical polymerization. Based on the controlled characteristics of atom transfer radical polymerization, polymeric ionic liquids coatings with different extraction properties can be explored for the selective extraction of classified analytes. Coupled to high performance liquid chromatography, the proposed in-tube solid-phase microextraction capillaries will be used in food, environment and biochemistry analysis.

管内固相微萃取是实现固相微萃取与液相色谱在线联用最方便有效的方式之一，是实现不挥发、热不稳定物质在线富集分析，提高分析效率和准确度的重要手段。针对传统石英毛细管机械强度差、萃取涂层易流失、涂层厚度难以控制等缺点，本课题拟选用机械强度高的不锈钢毛细管作为载体，借助化学镀技术在其内壁形成牢固、致密、均匀的纳米银镀层对其进行功能化修饰；选用离子液体功能分子为单体，通过表面引发原子转移自由基聚合反应在毛细管内壁可控地接枝聚离子液体，制备管内键合离子液体固相微萃取涂层；探索涂层离子液体化学结构对萃取性能的影响规律，指导设计高选择性的萃取涂层，建立管内固相微萃取-液相色谱在线联用分析方法，应用于食品、环境、生化等样品中目标物的分析。

本课题主要以金属管、金属丝等作为载体，以离子液体、金属纳米材料、碳纳米材料等作为萃取涂层，制备了多种新型的固相微萃取材料，与色谱联用，针对环境中的重要污染物如多环芳烃、雌激素、塑化剂等目标分析物，开展了一系列较为系统的研究工作，在分析化学研究领域、样品前处理研究方面的代表性期刊Journal of Chromatography A、Analytical and Bioanalytical Chemistry、Talanta、Journal of Separation Science等发表论文18篇，申请发明专利获得授权3件，参加国内学术会议1次并发表会议论文3篇和做口头报告1次，培养研究生5名，已经超额完成了课题的预定研究目标。课题已开展的主要研究工作包括以下四个方面：1）针对传统石英毛细管机械强度差、萃取涂层易流失、涂层厚度难以控制等缺点，本课题选用机械强度高的金属管（不锈钢管、铜管）、耐压且韧性高的PEEK管作为载体，以离子液体、金属纳米材料等作为萃取涂层材料，借助自由基聚合反应、化学镀技术等对管或管内的纤维进行功能化，制备了多种新型的金属管载体和PEEK管载体固相微萃取管，应用于管内固相微萃取，与液相色谱联用，建立了多个管内固相微萃取-液相色谱在线富集分析方法，用于环境样品中多环芳烃、塑化剂、雌激素等痕量目标物的分析检测；2）本课题选用了机械强度高、廉价易得的不锈钢丝作为载体，利用离子液体、碳纳米材料（碳纳米颗粒、碳纳米管、石墨烯）等作为萃取涂层对其进行功能化，制备了多种新型的固相微萃取纤维，将它们与气相色谱联用，建立了多个固相微萃取-气相色谱分析方法，应用于环境样品、食品中多环芳烃、塑化剂、烷烃、2-萘酚等目标物的检测；3）本课题针对目标分析物的结构特点，设计合成了功能化的离子液体单体和交联剂，制备了聚合离子液体整体柱，作为固相萃取材料，为了进一步增强其萃取能力和改善机械强度，将石墨烯引入聚合离子液体整体柱中，获得了一种新型的固相萃取材料，借助于液相色谱，考察了两种整体柱材料的萃取性能，应用于环境样品中内分泌干扰物、极性苯酚类的灵敏检测；4）本课题还利用离子液体功能单体对球形全多孔硅胶基质进行化学修饰，制备了多种离子液体功能化硅胶色谱固定相，评价了它们的色谱分离性能，推测了分离机理。