一种富勒烯纳米涂层气相色谱柱的制备方法与流程

本发明涉及色谱柱技术领域，具体的说，是一种富勒烯纳米涂层气相色谱柱的制备方法。

背景技术：

多环芳烃(polycyclicaromatichydrocarbons,简写为pahs)是一类数量较大、分布较广的致癌物，主要来源于化石燃料的不完全燃烧。这些多环芳烃对环境产生，同时，环境中的pahs可以被植物吸收,进而影响人体健康。美国环保总署(us-epa)优先控制污染物名单上指定了16种pahs。

对于这类物质的分析检测工作一般是用色谱手段，尤其是气相色谱法以其快速、灵敏、分离性能好、定量准确、不使用有机溶剂等优点引起人们的关注。在气相色谱的分离研究中，一般使用固定液涂覆在熔融石英毛细管内壁中，这样的固定液在高温下容易流失，使色谱柱性能下降；其次，色谱柱柱长较长，固定液液膜厚度较大，导致样品在色谱柱内的扩散慢，分析时间长；再次，常规苯基聚甲氧基硅氧烷类固定相对多环芳烃类化合物没有特异选择性，往往需要色谱柱长达60m才能实现有效分离分析。因此，本发明将富勒烯键合到熔融石英毛细管内壁上，

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种富勒烯纳米涂层气相色谱柱的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种富勒烯纳米涂层气相色谱柱的制备方法，其具体步骤为：

(1)活化熔融石英毛细管；将毛细管依次用0.5mol/l到1.5mol/l的氢氧化钠、蒸馏水、质量分数1％～5％氢氟酸、蒸馏水，利用泵输送至管内，各活化15～45min；

(2)氨基化处理：在毛细管中通入含有质量分数1％～10％的γ-氯丙基三甲氧基硅的二甲苯溶液，60～90℃，反应2～6小时；用甲醇洗涤三次。

(3)制备对苯甲酸富勒烯：富勒烯和对叠氮基苯甲酸，用甲苯溶解，反应温度100～220℃，反应时间5～15小时；

富勒烯与叠氮基苯甲酸的质量比为1:3～1:7；

富勒烯与甲苯的质量比为1:20～1:60；

(4)键合富勒烯到毛细管柱上：在毛细管中通入含有质量分数3％～15％的对苯甲酸富勒烯的二甲苯溶液，反应温度150～220℃，反应1～4小时；用甲苯洗涤三次；得到富勒烯纳米涂层气相色谱柱；具体反应过程如下：

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

(1)仅在熔融毛细管表面进行单层键合，形成厚度在几个纳米的固定相层，是为纳米涂层固定相。

(2)因为固相厚度薄，样品在固定相和流动性直接的扩散平衡快速，具有快速分析的优点。

(3)采用富勒烯为固定相，具有缺电子的多烯性质，对芳香族化合物具有较强的π-π相互作用，因而具有较高的选择性。

(4)采用富勒烯以及富勒烯的球形结构，使得该色谱柱对样品的具有优异的空间选择性。

附图说明

图1.反应步骤2的化学反应过程；

图2.反应步骤3的化学反应过程；

图3.反应步骤4的化学反应过程；

图4.装有富勒烯涂层气相色谱柱的气相色谱法分析16种pahs：

a.混合标准溶液直接分析；b.水中混合标准溶液经液液萃取后进样分析；c.芹菜样品洗涤液经液液萃取后进样分析；

图5常规气相色谱柱分析pahs结果；

图6.常规气相色谱法分析三种农残样品：1.吡虫啉；2.多菌灵；3.嘧酶胺；

图7.装有富勒烯涂层气相色谱柱的气相色谱法分析三种农残：1.吡虫啉；2.多菌灵；3.嘧酶胺。

具体实施方式

以下提供本发明一种富勒烯纳米涂层气相色谱柱的制备方法的具体实施方式。

实施例1

1)活化熔融石英毛细管；将毛细管依次用1.2mol/l的氢氧化钠、蒸馏水、质量分数1％氢氟酸、蒸馏水，利用泵输送至管内，各活化45min。

2)氨基化处理：在毛细管中通入含有质量分数3％的γ-氯丙基三甲氧基硅的二甲苯溶液，90c，反应4小时；用甲醇洗涤三次。

3)制备对苯甲酸富勒烯：1份富勒烯和3份对叠氮基苯甲酸，用40份甲苯溶解，反应温度180c，反应时间6小时；

4)键合富勒烯到毛细管柱上：在毛细管中通入含有质量分数5％的对苯甲酸富勒烯的二甲苯溶液，反应温度180c，反应3小时；用甲苯洗涤三次；

分析表征：经红外光谱压片法分析，谱图中多出了534cm-1与文献报道的结果一致。

应用实例1：图4.装有富勒烯涂层气相色谱柱的气相色谱法分析16种pahs，a.混合标准溶液直接分析；b.水中混合标准溶液经液液萃取后进样分析；c.芹菜样品洗涤液经液液萃取后进样分析。对比常规气相色谱柱分离pahs的结果，只能分成8个色谱峰，而且不能完全分开。具有富勒烯涂层的色谱柱因其空间选择性，显示出了对16种pahs的分离优势。

实施例2

1)氨基化处理：在毛细管中通入含有质量分数5％的γ-氯丙基三甲氧基硅的二甲苯溶液，75c，反应4小时；用甲醇洗涤三次。

2)制备对苯甲酸富勒烯：1份富勒烯和3份对叠氮基苯甲酸，用26份甲苯溶解，反应温度210c，反应时间6小时；

3)键合富勒烯到毛细管柱上：在毛细管中通入含有质量分数5.5％的对苯甲酸富勒烯的二甲苯溶液，反应温度180c，反应4小时；用甲苯洗涤三次；

其他部分与实施例1相同。

应用实例2：三种农残样品，1.吡虫啉；2.多菌灵；3.嘧酶胺。图6中常规气相色谱法对三种农残几乎没有分离度，多数组份挤在一起，无法进行定量。如图7所示，而富勒烯涂层气相色谱柱则可以非常好的分离三种农残样品，显示出了巨大的优势。这得益于富勒烯为固定相所提供的选择性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种富勒烯纳米涂层气相色谱柱的制备方法，(1)活化熔融石英毛细管；(2)氨基化处理：(3)制备对苯甲酸富勒烯：富勒烯和对叠氮基苯甲酸，用甲苯溶解，反应温度100～220℃，反应时间5～15小时；(4)键合富勒烯到毛细管柱上：在毛细管中通入含有质量分数3％～15％的对苯甲酸富勒烯的二甲苯溶液，反应温度150～220℃，反应1～4小时；用甲苯洗涤三次；得到富勒烯纳米涂层气相色谱柱。本发明采用富勒烯为固定相，具有缺电子的多烯性质，对芳香族化合物具有较强的π‑π相互作用，因而具有较高的选择性；采用富勒烯以及富勒烯的球形结构，使得该色谱柱对样品的具有优异的空间选择性。

技术研发人员：李笃信;段翠翠
受保护的技术使用者：李笃信;段翠翠
技术研发日：2019.03.06
技术公布日：2019.06.14