磁性石墨烯磁固相萃取法富集水样中多溴联苯醚
摘要：磁固相萃取法（Magnetic solid-phase extraction，简称MSPE）目前越来越广泛地应用于实验中样品的前处理，有很多传统的样品前处理不具有的优点。本文旨在利用磁性石墨烯纳米复合材料通过磁固相萃取法对水样中的多溴联苯醚(poly brominated diphenyl ethers, PBDEs)进行样品前处理，简化水样中多溴联苯醚的前处理步骤，使得多溴联苯醚易于进行仪器测定。采用Hummer法成功制备了氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（rGO），在碱性环境中，利用化学共沉淀法将上述材料连接上超顺磁性的Fe3O4，得到GO-Fe3O4与rGO-Fe3O4磁性纳米复合材料粒子，对其结构进行了红外（IR）表征。然后以这一系列不同负载率的磁性纳米粒子作为样品前处理的吸附剂，富集水样中的多溴联苯醚，进行了吸附实验的研究，其中一个样品有较好的吸附率。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract. 1
Key words 2
引言 2
1.材料与方法 4
1.1仪器与试剂 4
1.2合成步骤 4
1.2.1GOFe3O4的合成 4
1.2.2rGOFe3O4的合成 5
1.3材料的红外表征 6
1.4吸附性能的测定 6
1.4.1色谱条件 6
1.4.2吸附实验 7
2.结果与讨论 7
2.1磁性材料合成 7
2.2磁性石墨烯材料的红外表征 7
2.3吸附实验 10
2.3.1标准曲线 10
2.3.2吸附实验结果 10
3.结论 11
4.研究展望 11
致谢 11
参考文献: 12
磁性石墨烯磁固相萃取法富集水样中多溴联苯醚
引言
引言
纵观全球，环境问题一直是并将长期成为人类关注的焦点问题。同样，在中国这个经济迅速发展的社会，随着人口的逐年增长、工业化的不断发展，环境污染也越来越严重[1]。对环境中污染物的含量进行检测和控制是一个至关重要的课题
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
，它对人类社会的发展有着重要的意义。
持久性有机污染物(persistent organic pollutants，简称POPs)是一类在环境中能够持久存在，在土壤、沉积物、空气或生物体内具有很长的半衰期并且能够对人类健康造成影响的化学物质，近些年，它已成为各领域研究热点。POPs具有三致效应，并且具有生物蓄积性、远距离迁移性和半挥发性、持久性以及高毒性等特性[25]。PBDEs是POPs中很常见的一种物质，常用作溴化阻燃剂[68]。 按照两个苯环上溴原子数目以及溴原子所在空间位置的不同，PBDEs一共有209种同系物，它们可由一个通式表达（图1）。
图1 PBDEs通式
目前，以PBDEs作为阻燃剂的公司或者工厂是其污染的主要来源[9]。实验研究发现，溴原子含量较少的PBDEs的毒性相对较大，虽然目前高溴代同系物的使用量较多，但可通过降解成为低溴代的PBDEs[8]。根据其结构可推测PBDEs具有亲脂性，因此很容易在人体内富集导致危害。它通过“蚱蜢跳效应”迁移至很远处，导致全球性污染，动物也会受到影响，从而产生急性或慢性毒性[1016]。因此，对水中PBDEs的含量进行检测和控制是一个至关重要的课题。
传统样品前处理方法繁琐、溶剂用量较大，不仅造成污染和浪费，而且处理周期长。MSPE不仅萃取能力高、具有较好的萃取效率，而且还可以循环使用。对样品进行前处理仅需要一块磁铁即可，无需繁琐操作，省时简便。因此，在诸多领域中被人们广泛应用[1719]。MSPE的操作步骤如图2所示。
图2 常用的磁固相萃取步骤[20]
石墨烯（Graphene）最初是从石墨中剥离出来的一种仅由碳原子组成的晶体物质，属于碳纳米材料家族耀眼的一位成员。它是一种由碳原子以 sp2杂化轨道组成的物质，具有六边形蜂窝晶格的结构。它可以演变为碳纳米材料家族中其它材料，如图3所示，它既可以堆叠为我们常见的石墨，又可以卷曲为碳纳米管，还可以演变为球状的足球烯[20]。它的物理化学性质相比于其它材料有很多独特之处，是目前最理想的二维纳米材料[21,22]。石墨烯由单层原子构成，比表面积很大，而且表面有大的π共轭体系，其它具有π共轭体系的物质可以与其产生ππ堆积作用，因此具有很好的吸附性能，可以作为理想的吸附剂[23]。
图3 左边为单片石墨烯的结构，右边为其演
变为其它碳纳米材料的示意图
石墨烯类纳米材料虽然吸附性能极好，但在实验中很难与样品基质分离。如果在上边连接上磁性物质，制作成具有磁性的纳米材料，那么该材料不仅吸附性能好，而且易于分离[24]。磁性纳米材料众多，Fe3O4不仅易于制备，毒性很低，而且磁饱和强度大，在外加磁场的作用下易于分离，被广泛的应用于磁固想萃取之中[25]。
基于芳香族化合物以及其他具有大π体系的化合物可以与石墨烯产生ππ相互作用，本研究拟使用Hummer法合成氧化石墨烯（图4），并用肼还原制备还原氧化石墨烯，以Fe3O4作为磁性物质，利用化学共沉淀法合成GOFe3O4与rGOFe3O4磁性纳米粒子系列化合物，并从中筛选出吸附性能优越的吸附剂。
图4 氧化石墨烯的结构模型
1.材料与方法
1.1仪器与试剂
实验所用仪器及主要仪器型号和生产厂家如下:
气相色谱仪（Agilent 7890A(配备检测器为电子捕获检测器)，美国Agilent公司）、离心机（216K、SIGMA）、分析天平（BS200S、北京赛多利斯天平有限公司）、红外光谱（NICOLET 380、美国Thermo公司）、氮吹仪、搅拌器、水浴锅、超声波清洗器、冰箱、调速多用振荡器、移液枪、红外干燥箱、斡旋机、玻璃样品瓶、2 mL离心管、进样瓶、磁铁、pH试纸、电热鼓风干燥箱、温度计及其它常用普通玻璃仪器。
实验所用试剂及规格和生产厂家如下：
由国药集团化学试剂有限公司生产的试剂为：石墨粉（化学纯）、低亚硫酸钠（分析纯）、五氧化二磷（分析纯）、六水合硫酸亚铁铵（分析纯）、十二水合硫酸铁铵（分析纯）；由南京化学试剂有限公司生产的试剂为：30%过氧化氢（优级纯）、硫酸（分析纯）、盐酸（分析纯）、氨水（分析纯）、高锰酸钾（分析纯）、无水乙醇（分析纯）；由林德电子特种气体（苏州）有限公司生产气体为：氮气（纯度≥99.999%）；由科密欧公司生产的试剂为：水合肼（分析纯）；由美国accustandard公司生产的试剂为：BDE47（色谱纯）；由上海申博化工有限公司生产的试剂为：丙酮（分析纯）；由上海沃凯公司生产的试剂为：正己烷（色谱纯）。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract. 1
Key words 2
引言 2
1.材料与方法 4
1.1仪器与试剂 4
1.2合成步骤 4
1.2.1GOFe3O4的合成 4
1.2.2rGOFe3O4的合成 5
1.3材料的红外表征 6
1.4吸附性能的测定 6
1.4.1色谱条件 6
1.4.2吸附实验 7
2.结果与讨论 7
2.1磁性材料合成 7
2.2磁性石墨烯材料的红外表征 7
2.3吸附实验 10
2.3.1标准曲线 10
2.3.2吸附实验结果 10
3.结论 11
4.研究展望 11
致谢 11
参考文献: 12
磁性石墨烯磁固相萃取法富集水样中多溴联苯醚
引言
引言
纵观全球，环境问题一直是并将长期成为人类关注的焦点问题。同样，在中国这个经济迅速发展的社会，随着人口的逐年增长、工业化的不断发展，环境污染也越来越严重[1]。对环境中污染物的含量进行检测和控制是一个至关重要的课题
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
，它对人类社会的发展有着重要的意义。
持久性有机污染物(persistent organic pollutants，简称POPs)是一类在环境中能够持久存在，在土壤、沉积物、空气或生物体内具有很长的半衰期并且能够对人类健康造成影响的化学物质，近些年，它已成为各领域研究热点。POPs具有三致效应，并且具有生物蓄积性、远距离迁移性和半挥发性、持久性以及高毒性等特性[25]。PBDEs是POPs中很常见的一种物质，常用作溴化阻燃剂[68]。 按照两个苯环上溴原子数目以及溴原子所在空间位置的不同，PBDEs一共有209种同系物，它们可由一个通式表达（图1）。
图1 PBDEs通式
目前，以PBDEs作为阻燃剂的公司或者工厂是其污染的主要来源[9]。实验研究发现，溴原子含量较少的PBDEs的毒性相对较大，虽然目前高溴代同系物的使用量较多，但可通过降解成为低溴代的PBDEs[8]。根据其结构可推测PBDEs具有亲脂性，因此很容易在人体内富集导致危害。它通过“蚱蜢跳效应”迁移至很远处，导致全球性污染，动物也会受到影响，从而产生急性或慢性毒性[1016]。因此，对水中PBDEs的含量进行检测和控制是一个至关重要的课题。
传统样品前处理方法繁琐、溶剂用量较大，不仅造成污染和浪费，而且处理周期长。MSPE不仅萃取能力高、具有较好的萃取效率，而且还可以循环使用。对样品进行前处理仅需要一块磁铁即可，无需繁琐操作，省时简便。因此，在诸多领域中被人们广泛应用[1719]。MSPE的操作步骤如图2所示。
图2 常用的磁固相萃取步骤[20]
石墨烯（Graphene）最初是从石墨中剥离出来的一种仅由碳原子组成的晶体物质，属于碳纳米材料家族耀眼的一位成员。它是一种由碳原子以 sp2杂化轨道组成的物质，具有六边形蜂窝晶格的结构。它可以演变为碳纳米材料家族中其它材料，如图3所示，它既可以堆叠为我们常见的石墨，又可以卷曲为碳纳米管，还可以演变为球状的足球烯[20]。它的物理化学性质相比于其它材料有很多独特之处，是目前最理想的二维纳米材料[21,22]。石墨烯由单层原子构成，比表面积很大，而且表面有大的π共轭体系，其它具有π共轭体系的物质可以与其产生ππ堆积作用，因此具有很好的吸附性能，可以作为理想的吸附剂[23]。
图3 左边为单片石墨烯的结构，右边为其演
变为其它碳纳米材料的示意图
石墨烯类纳米材料虽然吸附性能极好，但在实验中很难与样品基质分离。如果在上边连接上磁性物质，制作成具有磁性的纳米材料，那么该材料不仅吸附性能好，而且易于分离[24]。磁性纳米材料众多，Fe3O4不仅易于制备，毒性很低，而且磁饱和强度大，在外加磁场的作用下易于分离，被广泛的应用于磁固想萃取之中[25]。
基于芳香族化合物以及其他具有大π体系的化合物可以与石墨烯产生ππ相互作用，本研究拟使用Hummer法合成氧化石墨烯（图4），并用肼还原制备还原氧化石墨烯，以Fe3O4作为磁性物质，利用化学共沉淀法合成GOFe3O4与rGOFe3O4磁性纳米粒子系列化合物，并从中筛选出吸附性能优越的吸附剂。
图4 氧化石墨烯的结构模型
1.材料与方法
1.1仪器与试剂
实验所用仪器及主要仪器型号和生产厂家如下:
气相色谱仪（Agilent 7890A(配备检测器为电子捕获检测器)，美国Agilent公司）、离心机（216K、SIGMA）、分析天平（BS200S、北京赛多利斯天平有限公司）、红外光谱（NICOLET 380、美国Thermo公司）、氮吹仪、搅拌器、水浴锅、超声波清洗器、冰箱、调速多用振荡器、移液枪、红外干燥箱、斡旋机、玻璃样品瓶、2 mL离心管、进样瓶、磁铁、pH试纸、电热鼓风干燥箱、温度计及其它常用普通玻璃仪器。
实验所用试剂及规格和生产厂家如下：
由国药集团化学试剂有限公司生产的试剂为：石墨粉（化学纯）、低亚硫酸钠（分析纯）、五氧化二磷（分析纯）、六水合硫酸亚铁铵（分析纯）、十二水合硫酸铁铵（分析纯）；由南京化学试剂有限公司生产的试剂为：30%过氧化氢（优级纯）、硫酸（分析纯）、盐酸（分析纯）、氨水（分析纯）、高锰酸钾（分析纯）、无水乙醇（分析纯）；由林德电子特种气体（苏州）有限公司生产气体为：氮气（纯度≥99.999%）；由科密欧公司生产的试剂为：水合肼（分析纯）；由美国accustandard公司生产的试剂为：BDE47（色谱纯）；由上海申博化工有限公司生产的试剂为：丙酮（分析纯）；由上海沃凯公司生产的试剂为：正己烷（色谱纯）。
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