一種磁性CCPs固相萃取劑及其制備方法和應用技術

本發明專利技術提供了一種磁性CCPs固相萃取劑及其制備方法和應用，所述磁性CCPs固相萃取劑由三層結構組成，由內向外依次是磁性Fe

Magnetic CCPs solid phase extractant and preparation method and application thereof

The invention provides a magnetic CCPs solid phase extractant, a preparation method and an application thereof, wherein the magnetic CCPs solid phase extractant consists of three layers of structure, wherein the magnetic Fe is internally and outwards in turn

【技術實現步驟摘要】
一種磁性CCPs固相萃取劑及其制備方法和應用
本專利技術屬于固相萃取劑制備領域，具體涉及一種磁性CCPs固相萃取劑及其制備方法和應用。
技術介紹
燒烤肉作為一類傳統風味食品備受廣大消費者喜愛。燒烤工藝賦予了肉制品特殊的風味和色澤，但是同樣在燒烤過程中不可避免的給肉制品帶來了一定的安全隱患，隨著加熱過程產生以苯并(a)芘(BaP)為代表的多環芳香烴類化合物(PAHs)是燒烤肉制品中主要危害因素。目前利用高效液相色譜法、氣相色譜-質譜聯用法檢測苯并(a)芘含量技術已相對成熟，結果準確，回收率高。但是在雜質含量較高的燒烤類食品中萃取出苯并(a)芘還有一定難度，所以必要的前處理方法尤為重要。通常采用固相萃取結合超聲波萃取，加速溶劑萃取，索氏提取等其他手段優化萃取效果，提高萃取效率。早期許多學者采用索式提取為主的方法提取肉制品中的苯并(a)芘，雖然可以保證較好的萃取效果以及較高的回收率，但是該方法操作復雜，處理單個樣品耗時多。還有一些磁性碳基質的材料(如材料表面修飾葡萄糖等小分子)、磁性金屬有機骨架材料也可用于食品中苯并(a)芘的去除。由于修飾的磁性固相萃取具有操作簡便、材料可以重復回收利用等優點，很大程度上節省了人力和物力。但是由于這類被修飾的材料比表面積小、作用位點少、耐酸堿性差等，實際使用時又限制了其應用。磁性納米材料具有獨特的結構和磁性能，在催化、生物分離和醫學等領域得到了廣泛應用。近年來，功能化磁性納米材料及其復合材料在分析化學領域如污染物去除和萃取凈化方面顯示了巨大的應用潛力。多孔有機骨架材料(POFs)具有與無機分子篩相似的性質，常被稱為“有機分子篩”。它們的共同特點是：(1)通過共價鍵結合具有良好的化學穩定性和熱穩定性；(2)材料的組成元素為常見的輕質元素(C、O、B、N、Si)，材料的密度較低；(3)材料為晶形材料，結構規整，孔道均一，孔徑分布窄細；(4)含有大的共軛體系，具有剛性結構。多孔有機骨架材料的單體種類多樣，合成方法簡單，該材料在氣體吸附、光電、催化等方面具有潛在的應用。特別是在吸附性能方面，與活性炭、分子篩、沸石等傳統的吸附劑材料相比，多孔有機骨架具有明顯的優勢，主要體現在：合成單體種類多，可形成不同的結構類型以及可以引入特殊的官能團，從而達到對一些物質特異性的識別和吸附；材料表面孔徑大小可調控，具有較大的比表面積。這些特點使多孔有機骨架材料在分子識別和吸附等相關領域內應用潛力很大，尤其在樣品預處理中應用前景更大。基于磁性納米材料的快速分離和多次重復使用的優點，結合多孔有機骨架材料比表面積大、多孔及結構穩定的優點，合成磁性共價有機骨架復合材料，用于復雜樣品的前處理，具有廣泛的應用價值和潛在的社會價值。
技術實現思路
為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種磁性CCPs固相萃取劑及其制備方法，主要用作吸附材料，用于吸附食品中的致癌物，本專利技術中采用原位合成方法制備環境友好型磁性CCPs多孔復合吸附材料，其合成工藝簡單。CCPs為Fe3O4@SiO2-NH2@三聚氰氯和4,4聯吡啶(Fe3O4@SiO2-NH2nanoparticleswithcyanuricchlorideand4,4-bipyridinegroups)英文首字母的組合。為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：一種磁性CCPs固相萃取劑，由三層結構組成，由內向外依次是磁性Fe3O4內核，所述磁性Fe3O4內核外依次包裹SiO2層和CCPs層，所述CCPs層含有C＝N和C＝C鍵；所述磁性CCPs固相萃取劑的結構如下：一種所述磁性CCPs固相萃取劑的制備方法，包括以下步驟：(1)采用水合熱法制備磁性Fe3O4納米顆粒；(2)以上述步驟(1)制備的磁性Fe3O4納米顆粒為核，采用檸檬酸溶液對磁性Fe3O4納米顆粒進行表面修飾，然后以四乙氧基硅烷為偶聯劑按照法在含有磁性Fe3O4納米顆粒的醇水體系中直接用氨水水解四乙氧基硅烷，制備具有核殼結構的磁性Fe3O4@SiO2顆粒；(3)將上述步驟(2)制備的磁性Fe3O4@SiO2顆粒超聲分散至有機溶劑中，攪拌條件下加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，然后升溫，反應數小時后，洗滌、干燥，得到氨基修飾的Fe3O4納米顆粒；(4)將上述步驟(3)制備的氨基修飾的Fe3O4納米顆粒超聲分散于有機溶劑中，加入縛酸劑、4,4聯吡啶和三聚氯氰，程序升溫反應數小時后，洗滌、干燥，得到磁性CCPs固相萃取劑。采用水合熱法制備磁性Fe3O4納米顆粒的技術在實際生產中已得到廣泛應用，制備過程為：將FeCl3·6H2O固體溶解于乙二醇溶劑中，加入無水乙酸鈉和聚乙二醇，超聲混合均勻，隨后將混合溶液轉移到高壓反應釜中，在200℃下反應12小時，反應完成后用乙醇和水交替洗滌3次，在100℃下干燥2小時，制得Fe3O4納米顆粒。優選的，在所述步驟(2)中，將所述步驟(1)制備的磁性Fe3O4納米顆粒與檸檬酸溶液以質量比計為1∶150～1∶200超聲混合均勻，40℃攪拌條件下反應12h，反應完畢后固液分離，將分離后的固體用乙醇、水交替洗滌，得到的固體溶解在乙醇溶液中，然后以質量比計按照磁性Fe3O4納米顆?！盟囊已趸柰椤觅|量分數為25％的氨水溶液為1∶1.5∶2.5～1∶2∶3加入四乙氧基硅烷，質量分數為25％的氨水溶液，40℃攪拌條件下繼續反應12h，反應完成后固液分離，洗滌后在50℃下真空干燥12h，制得具有核殼結構的磁性Fe3O4@SiO2顆粒。優選的，所述檸檬酸溶液的濃度為0.5mol/L。優選的，所述乙醇溶液中乙醇與水體積比為4:1。優選的，在所述步驟(3)中，將所述步驟(2)制備的磁性Fe3O4@SiO2顆粒超聲分散在無水甲苯溶劑中，以質量比計按照磁性Fe3O4@SiO2顆?！?-氨丙基三乙氧基硅烷為1∶1.5～1∶2加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，攪拌均勻后迅速升溫至115℃，氮氣氣氛下反應12h，反應完畢后，固液分離，洗滌，在50℃下真空干燥12h，制得氨基修飾的Fe3O4納米顆粒。優選的，所述攪拌條件的轉速30-50轉/分。優選的，在所述步驟(4)中，將所述步驟(3)中制得的氨基修飾的Fe3O4納米顆粒與縛酸劑、4，4聯吡啶和三聚氯氰按照質量比1∶1∶1∶1.5～1∶1.5∶1.5∶2加入無水甲苯溶劑中，混合均勻后按照程序升溫在0℃反應2h，50℃反應3h，110℃反應12h，反應完畢后固液分離，用甲苯和丙酮交替洗滌3次，再用乙醇和高純水分別洗滌2次，最后用乙醇洗滌2次，洗滌完畢后在70℃干燥12h。優選的，所述縛酸劑為N,N-二異丙基乙胺。所述磁性CCPs固相萃取劑可作為吸附食品中致癌物的吸附材料應用。與現有技術相比，本專利技術的有益效果為：(1)本專利技術的磁性CCPs固相吸附劑具有較強的磁性，這樣在對食品中致癌物吸附后，還可以借助外部的磁場作用實現與液相的快速分離，可避免離心或者過濾分離操作帶來的不便，大大降低了操作的難度和成本，提高了吸附效率；(2)本專利技術的磁性CCPs固相吸附劑比表面積大，孔徑分布均勻，表面帶有季胺基功能團，對一些極性小分子可以特異性吸附；(3)本專利技術的磁性CCPs固相吸附劑合成方法簡單，所需原料成本低，具有環境友好及可大量復制和重復使用的優點；(4)本專利技術首次將多孔骨架材料通過共價本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種磁性CCPs固相萃取劑，其特征在于，所述磁性CCPs固相萃取劑由三層結構組成，由內向外依次是磁性Fe

【技術特征摘要】
1.一種磁性CCPs固相萃取劑，其特征在于，所述磁性CCPs固相萃取劑由三層結構組成，由內向外依次是磁性Fe3O4內核，所述磁性Fe3O4內核外依次包裹SiO2層和CCPs層，所述CCPs層含有C＝N和C＝C鍵；所述磁性CCPs固相萃取劑的結構如下：2.一種權利要求1所述的磁性CCPs固相萃取劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)采用水合熱法制備磁性Fe3O4納米顆粒；(2)以上述步驟(1)制備的磁性Fe3O4納米顆粒為核，采用檸檬酸溶液對磁性Fe3O4納米顆粒進行表面修飾，然后以四乙氧基硅烷為偶聯劑按照法在含有磁性Fe3O4納米顆粒的醇水體系中直接用氨水水解四乙氧基硅烷，制備具有核殼結構的磁性Fe3O4@SiO2顆粒；(3)將上述步驟(2)制備的磁性Fe3O4@SiO2顆粒超聲分散至有機溶劑中，攪拌條件下加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，然后升溫，反應數小時后，洗滌、干燥，得到氨基修飾的Fe3O4納米顆粒；(4)將上述步驟(3)制備的氨基修飾的Fe3O4納米顆粒超聲分散于有機溶劑中，加入縛酸劑、4,4聯吡啶和三聚氯氰，程序升溫反應數小時后，洗滌、干燥，得到磁性CCPs固相萃取劑。3.根據權利要求2所述的一種磁性CCPs固相萃取劑的制備方法，其特征在于，在所述步驟(2)中，將所述步驟(1)制備的磁性Fe3O4納米顆粒與檸檬酸溶液以質量比計為1∶150～1∶200超聲混合均勻，40℃攪拌條件下反應12h，反應完畢后固液分離，將分離后的固體用乙醇、水交替洗滌，得到的固體溶解在乙醇溶液中，然后以質量比計按照磁性Fe3O4納米顆粒∶四乙氧基硅烷∶質量分數為25％的氨水溶液為1∶1.5∶2.5～1∶2∶3加入四乙氧基硅烷，質量分數為25％的氨水溶液，40℃攪拌條件下繼續反應12h，反應...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張書勝，潘艷，陳彥龍，楊志聰，徐改改，劉山崎，殷丹，馬雪，張文芬，鄧志芬，趙無垛，
申請(專利權)人：鄭州大學，
類型：發明
國別省市：河南,41