磁性納米材料的合成及在環(huán)境中有機(jī)雌激素檢測的應(yīng)用.pdf

1、水是地球生命的源泉，然而，隨著工業(yè)化發(fā)展，水污染越來越嚴(yán)重。其中一類有機(jī)污染物又被稱為環(huán)境雌激素嚴(yán)重威脅人類生存和健康。在已確定的環(huán)境雌激素中，有很大一部分是含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，如多環(huán)芳烴(PAHs)、鄰苯酸二甲酯類(PAEs)等。這類環(huán)境雌激素能在動物體內(nèi)富集，并沿著食物鏈向上傳遞，最終進(jìn)入食物鏈頂端-人體。因此，建立其監(jiān)測方法是十分重要和必要的。由于此類環(huán)境有機(jī)污染物種類繁多，且在水中溶解度很小，通常為μg/L水平，背景值大，在分析

2、前必須進(jìn)行樣品預(yù)處理，即分離和富集，避免其它雜質(zhì)對測定的干擾和定量。建立環(huán)境雌激素分析方法的重點(diǎn)是環(huán)境樣品的預(yù)處理。
　　在眾多前處理方法中，由于固相萃取技術(shù)(SPE)具有高回收率和富集因子，有機(jī)溶劑用量少，且能和色譜和光譜技術(shù)相結(jié)合的優(yōu)勢，從而是目前樣品處理的主流技術(shù)。它通過分析物在不同介質(zhì)中吸附能力的差別將目標(biāo)物分離富集。因而，固相萃取吸附劑的開發(fā)和選擇對環(huán)境激素的分離和富集起著至關(guān)重要的作用，并影響固相萃取的步驟和效率。為了

3、達(dá)到最大的富集效果，選用的吸附劑通常要求比表面積大，易于分散且與目標(biāo)物有較強(qiáng)的作用。
　　石墨相氮化碳（g-C3N4）是層層堆疊的二維（叔胺連接的三均三嗪）結(jié)構(gòu)，極易合成，價格便宜，而且是碳氮化合物異形體中最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)與石墨烯相似，但在水中的分散性要好于石墨烯，而且更易于剝離。g-C3N4的N官能團(tuán)和電子非定域化結(jié)構(gòu)使其與非極性碳環(huán)化合物具有很強(qiáng)的作用力（π-π共軛、氫鍵作用、靜電作用和疏水作用）。這些性質(zhì)使g-C3N4成

4、為一種創(chuàng)新的固相萃取二維納米吸附材料對有機(jī)污染物進(jìn)行富集和前處理。然而，g-C3N4在水中溶解性好的特點(diǎn)使SPE分離和循環(huán)利用成為困難。另外，g-C3N4易團(tuán)聚，又由于其表面簡單，不能有效的吸附分析物。
　　Fe3O4納米粒子是應(yīng)用最廣泛的一種磁性材料，其性質(zhì)穩(wěn)定，合成簡單，比表面積大，在水中溶解性好。因此，在g-C3N4表面固定Fe3O4可以克服g-C3N4納米材料作為SPE吸附劑的不足。在外加磁場下，可以簡單快速與溶液分離。此

5、法可以提高回收率。MSPE技術(shù)在分離科學(xué)具有很大的優(yōu)勢。吸附劑簡單的分散在溶液中，從而避免傳統(tǒng)SPE吸附劑裝柱和樣品上樣等耗時問題，通過施加一個外部磁場即可實(shí)現(xiàn)相分離，操作簡單、省時快速、無需離心等繁瑣操作，而且不會出現(xiàn)SPE柱堵塞的問題。因此本文目標(biāo)是設(shè)計和準(zhǔn)備g-C3N4/Fe3O4納米復(fù)合材料，并將此材料作為磁固相萃取(MSPE)吸附劑并應(yīng)用于環(huán)境水中有機(jī)污染物檢測。本文選擇了多環(huán)芳烴(PAHs)及鄰苯酸二甲酯類（PAEs）作為目

6、標(biāo)物驗(yàn)證g-C3N4/Fe3O4納米復(fù)合材料作為MSPE吸附劑的可行性。為了使MSPE效率達(dá)到最高，對分析物的濃度、鹽度、pH、洗脫液、吸附劑的量等主要因素進(jìn)行優(yōu)化，再將MSPE與高效液相色譜（HPLC）聯(lián)用，從而建立一種速度快、選擇性強(qiáng)和靈敏的好方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在最優(yōu)條件下:本方法對PAHs具有好的檢測限（0.05-0.1ng/mL，LOD，S/N=3）、精密度（1.8％-5.3％，RSDs，n=3）和較好的回收率(80.0％-9

7、9.8％);本方法也對PAEs顯示出很好的檢測限(0.05-0.1μg/L，LOD，S/N=3)、精密度(1.1％-2.6％，RSDs，n=5)和較好的回收率(79.4％-99.4％)。本研究為萃取不同基質(zhì)的目標(biāo)物提供一個環(huán)境友好型、高效及快速很好的吸附劑。
　　為了進(jìn)一步提高目標(biāo)物的分離和富集效果，通過對g-C3N4改性合成了摻雜碳的多孔石墨相氮化碳（C-g-C3N4）。通過共沉淀法將Fe3O4固定在C-g-C3N4表面從而成功

8、合成了C-g-C3N4/Fe3O4納米復(fù)合材料。此材料與g-C3N4相比具有更高的比表面積。本文選擇溴代阻燃劑作為目標(biāo)物對C-g-C3N4/Fe3O4作為MSPE吸附劑可行性進(jìn)行分析，并結(jié)合響應(yīng)曲面法對其主要影響吸附因素（鹽度、pH和溫度等）進(jìn)行優(yōu)化，再將MSPE與高效液相色譜（HPLC）聯(lián)用，從而建立一種速度快、選擇性強(qiáng)和靈敏的好方法。在最優(yōu)條件下:此法具有良好的精確度(2.7％-5.2％)和靈敏度(檢測限，S/N=3，0.1-0.2