本發明專利技術公開了富氮型磁性納米碳吸附劑及其制備和在分析上的應用。本發明專利技術以氯化鐵、氯化亞鐵和氨水為原料，在室溫下反應制得納米四氧化三鐵，然后將四氧化三鐵納米粒子分散于純水中，加入吡咯，在過硫酸銨引發下原位聚合，包裹在四氧化三鐵表面，所得產物烘干后，在氮氣氛和200～600℃煅燒使聚吡咯碳化，得富氮型磁性納米碳吸附劑。其吸附劑顆粒均勻、在水相中分散性好、比表面積較大、吸附性強、穩定性好。由于該材料能夠有效吸附樣品分子，基體懸浮顆粒干擾小，因此可用于環境和生物組織樣品中藥物及其代謝物的富集分離。所得的回收率好，線性范圍寬，分析速度快。本發明專利技術方法簡單，不需要復雜的儀器，無需復雜的樣品前處理。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種環境和生物組織中微量藥物以及代謝物的富集與分離方法，尤其涉及富氮型磁性納米碳吸附劑及其制備，以及該吸附劑在富集與分離環境和生物組織中藥物及其代謝物殘留中的應用。
技術介紹
與液-液萃取相比，固相萃取大大降低了有機溶劑的使用量，并能處理在水溶液中部分溶解的樣品，因此是一種廣泛應用的樣品處理方法。隨著環境科學和生物醫學的發展，對分析技術提出了越來越高的要求，不僅要求測定原藥，而且相應的代謝物殘留也要求同時測定，因此需要研制各種不同類型的固相萃取方法以適應不同的分析對象。現有的技術中，裝填不同吸附劑的固相萃取小柱和薄膜是常見的兩種類型，這兩種技術的主要不足在于有限的流速，并且處理有懸浮物的樣品時容易堵塞。而活性炭和碳納米管兩種碳納米材料是目前常用的兩種吸附劑，盡管多孔納米特征有利于樣品吸附，但是不利于樣品的洗脫，因為樣品分子容易包夾在納米孔道中。此外，強疏水性碳吸附劑難于均勻分散于水相中，因此影響其樣品的回收率。本專利技術將吡咯與磁性Fe3O4納米顆粒充分混合，并引發原位聚合反應，使Fe3O4納米顆粒被聚吡咯充分包覆，然后再在高溫和氮氣氛下碳化。這樣制得的富氮型磁性納米碳吸附劑不僅具有疏水性碳基質，并且還有親水性的氮原子和納米尺寸大小，因此能有效分散于水相中，并提高與樣品分子的親和能力。而這種吸附劑的磁性內核使其能在外加磁場下方便地與樣品中其他組分分離，不會產生堵塞現象。環境和生物組織樣品中常常會存在一些難溶顆粒懸浮物，特別是環境中的農藥殘留常常因為其難溶于水、難降解性而積累在脂肪組織中，常規固相萃取法不適合于此類樣品，因為其懸浮的顆粒或共存的脂肪會使萃取柱或薄膜堵塞。實驗證明本專利技術的富氮型磁性納米碳吸附劑能有效處理該類樣品
技術實現思路
·本專利技術的目的在于提供一種富氮型磁性納米碳吸附劑及其制備和在分析上的應用。該吸附劑能富集和分離環境和生物組織中藥物及其代謝物，對目標化合物的吸收力強，可用于環境和生物組織中藥物及其代謝物的富集和分離，并能用適當溶劑洗脫，再被色譜-質譜分離和鑒定。本專利技術的原理基于聚吡咯包覆磁性Fe3O4在氮氣條件下，高溫碳化而得富氮型磁性納米碳吸附劑，該吸附劑同時具備疏水性碳基質，又具有親水性氮原子，增強了吸附劑在水中的分散性以及對樣品中缺電子原子的親和能力，因此能夠同時富集疏水性藥物以及親水性代謝物。實現本專利技術的技術方案:—種磁性納米碳吸附劑，它為富氮型磁性納米碳吸附劑，由富氮型碳包覆磁性納米Fe3O4組成,該吸附劑粒度大小介于20 30納米。本專利技術的磁性納米碳吸附劑，元素分析結果顯示N:5.5%，C:18.6%, H:0.09%(w/w)，因此 Fe3O4 含量計算為 75.81 % (w/w)。本專利技術的磁性納米碳吸附劑的制備方法，包括如下步驟:1)、用濃度為2mol/L的HCl溶液配制濃度為lmol/L的FeCl3和FeCl2溶液；2)、將IOml步驟I)得到的FeCl3溶液與5ml步驟I)得到的FeCl2溶液在室溫下進行混合后，滴加氨水，直到溶液pH 11 12，并在室溫下繼續攪拌30分鐘，得含固體顆粒溶液；3)、將步驟2)得到的固體顆粒用磁鐵進行分離，并用純水和乙醇依次清洗不少于3次，除去弱磁性顆粒，得強磁性黑色納米Fe3O4顆粒，粒度大小介于20 30納米；這種顆粒保存在無水乙醇中，使用前用純水清洗；4)、將步驟3)所得磁性納米Fe3O4顆粒用純水清洗，懸浮在20ml純水中，并超聲5分鐘，攪拌下滴加7.3mmol吡咯，再超聲10分鐘，使吡咯與磁性納米Fe3O4顆粒充分混勻，力口入3.6mmol過硫酸銨水溶液作吡咯聚合引發劑后，超聲I小時，得聚吡咯包覆納米Fe3O4顆粒;5)、將步驟4)所得吡咯包覆納米Fe3O4顆粒用純水和乙醇依次清洗直到洗液pH 7，再在60°C烘干；6)、將步驟5)所得的烘干固體放入馬弗爐，在N2氣氛下，在溫度200°C 600°C下灼燒2小時，得到的產物用純水和乙醇依次清洗不少于3次，用磁鐵進行分離，除去弱磁性顆粒，并將所得黑色磁性納米顆粒保存在乙醇中即可。本專利技術的磁性納米碳吸附劑的制備方法步驟6)中，將烘干固體分為9份，放入馬弗爐，在 N2 氣氛下，分別在溫度 200 V，250 V，300 V，350 V，400 V，450 V，500 V，550 V，600°C下灼燒2小時。優選在溫度350°C下灼燒2小時，能得到球形狀顆粒，粒度大小介于20 30納米。本專利技術的磁性納米碳吸附劑的用途，用于環境或生物組織樣品中待測藥物及其代謝物殘留的同時富集，并能通過外加磁場將富集了待測藥物及其代謝物殘留的磁性納米碳吸附劑與樣品其他組分進行分離，待測物再用合適的溶劑洗脫，再被色譜-質譜分離和鑒定。本專利技術的磁性納米碳吸附劑應用于環境水樣品中藥物及其代謝物殘留分析，方法是，取5mg所述的富氮型磁性納米碳吸附劑分散于IOml水溶液中，漩渦5分鐘，得到黑色懸濁液，使用磁鐵分離磁性納米碳吸附劑，再用丙酮與正己烷混合洗脫液漩渦5分鐘，將洗脫液進行色譜-質譜分離和鑒定，所述的混合洗脫液中丙酮與正己烷體積比為1:1。本專利技術的的磁性納米碳吸附劑應用于生物樣品中藥物及其代謝物殘留分析，方法是，先將生物組織與細胞裂解液一起勻漿，取5mg所述的富氮型磁性納米碳吸附劑分散于Iml組織勻漿懸浮液中，漩渦5分鐘，得到黑色懸濁液，使用磁鐵分離吸附劑，再用丙酮與正己烷混合洗脫液漩渦5分鐘，將洗脫液進行色譜-質譜分離和鑒定，所述的生物樣品為斑馬魚組織，所述的混合洗脫液中丙酮與正己烷體積比為1:1。本專利技術的效果和優點:1.本專利技術制備的富氮型磁性納米碳吸附劑顆粒均勻，介于20 30納米，反應條件溫和，操作簡單，無需有毒有害試劑，綠色環保。2.整個制備過程簡單，容易控制，耗能少，成品吸附劑產量高，質量穩定，產品純度高，并且易于表征，成本低，適合于進行大規模實際生產，便于質量控制和產業化。3.與現有固相萃取技術相比，本專利技術綜合了疏水性碳基質和親水性氮原子的特點，產品易于均勻地分散于水相樣品中，并且還具有納米大小特點，因此大大增強了與樣品分子的親和能力，并能在外磁場作用下與樣品中的其他組分分離。4.樣品洗脫容易，背景干擾小，分析速度快。以下結合附圖和實施例進一步對本專利技術進行說明。附圖說明圖1是實施例1制備的樣品紅外光譜中⑷為Fe3O4磁性納米顆粒的紅外光譜圖。⑶為吡咯Fe3O4復合磁性納米顆粒的紅外光譜圖。(C)為350°C下氮氣氛中煅燒2小時后所得納米顆粒的紅外光譜圖。(A)和(B)符合Fe3O4和聚吡咯的吸收峰特點，(C)中位于1590(311^,1360(31^1吸收峰符合碳的紅外吸收特征。圖2是實施例1所得產物掃描電鏡中顯示所制得富氮型磁性納米碳吸附劑顆粒均勻，粒度大小為20-30納米。元素分析結果為 N:5.477%, C:18.63%, H:0.087%。圖3A是實施例2所得產物在水相中的均勻分散照片圖3B是實施例2所得產物在外磁場下的快速分離照片圖4是DDT(滴滴涕)標準品的質譜圖以及`定量分析校正曲線由圖可見，線性范圍為0.01ng_5ng。圖5是DDE(滴滴依)標準品的質譜圖以及定量分析校正曲線由圖可見，線性范圍為0.005ng-2.5ng。圖6是實施例2中DDT總離子流圖本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種磁性納米碳吸附劑，其特征在于：它為富氮型磁性納米碳吸附劑，由富氮型碳包覆磁性納米Fe3O4組成，該吸附劑粒度大小介于20～30納米。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：鐘鴻英，周友娥，夏倩，丁夢潔，
申請(專利權)人：華中師范大學，
類型：發明
國別省市：
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