碳纳米管在样品前处理中的应用

碳纳米管在样品前处理中的应用

http：//http://www.77cn.com.cn化学通报2011年第74卷第3期·201·

碳纳米管在样品前处理中的应用

张素玲杜卓李攻科

（中山大学化学与化学工程学院广州*510275）

摘要碳纳米管是一维碳基纳米材料，具有独特的管状结构、良好的化学稳定性、热稳定性和高比表

碳纳米管在有机小分子、金属离子和生物大分子分离富集方面得到了广泛的应用。本文综述面积。近年来，

了碳纳米管及功能化碳纳米管在固相萃取、固相微萃取、中空纤维膜保护固相微萃取和液膜萃取等样品前处

理技术中的应用。

关键词碳纳米管功能化碳纳米管样品前处理

ApplicationofCarbonNanotubesinSamplePretreatment

ZhangSuling，DuZhuo，LiGongke*

（SchoolofChemistryandChemicalEngineering，SunYat-senUniversity，Guangzhou510275）

AbstractAsonedimensionalcarbon-basednanomaterials，carbonnanotubes（CNTs）possesspeculiar

structuresandsuperiorchemistrystability，thermalstabilityandhighspecificsurfacearea，whichcouldbeconsidered

asoneoftheidealabsorptionmaterials.Inrecentyears，CNTshavebeenwidelyusedinseparationandenrichmentof

organiccompounds，metalionsandbiologicalmolecules.Inthispaper，theapplicationsofCNTsandfunctionalized

CNTsinsolid-phaseextraction（SPE），solid-phasemicroextration（SPME），hollowfibermembrane-protectedSPME

andmembraneextractionwerereviewed.

KeywordsCarbonnanotubes，Functionalizedcarbonnanotubes，Samplepretreatment

碳纳米管（CNTs）是碳的同素异形体之一，是由六元碳环构成的类石墨平面卷曲而成的纳米级中空

2管，其中每个碳原子通过sp杂化与周围3个碳原子发生完全键合。由单层石墨平面卷曲形成单壁碳

［1］纳米管（SWNTs），多层石墨平面卷曲形成多壁碳纳米管（MWNTs）。自1991年日本科学家Iijima发现

MWNTs以来，它独特的结构和化学物理性质引起了研究者的极大兴趣，在电分析化学及分离检测领域得到了广泛应用。CNTs修饰后的电极比表面积大，带有较多的功能基团，能对某些物质的电化学行为产生特有的催化效应，因此，在电催化和电分析领域得到了广泛的应用

传感器［4］［2］［3］，还被用于纳米探针和化学CNTs具有高比表面积、等的研究。另外，良好的化学、机械稳定性和热稳定性等优点，可作为

［5］优良的气相色谱、毛细管电泳及高效液相色谱柱填充材料

金属离子和生物大分子。，也可作为吸附材料用于富集有机污染物、

CNTs作为吸附材料，可通过π-π作用力、范德华力和疏水相互作用等非共价作用力与目标分子结合［6］。在2001年，Long等［7］首次报道用MWNTs吸附富集二噁英，由于两者间强烈的π-π作用力，吸附能力远大于活性炭和γ-Al2O3。但由于CNTs疏水性强，几乎不溶于任何溶剂，使其应用受到了很大限

因此，需要对CNTs进行改性功能化。CNTs功能化一般分为共价和非共价功能化2种，酸氧化是最制，

初使用CNTs共价功能化的方法，即在CNTs的末端及侧壁接上羧基，从而增强CNTs的亲水性，表面羧基可进一步修饰引入其它官能团。共价修饰是直接与CNTs缺陷位点作用，所以对其晶格结构造成破坏。而CNTs的非共价功能化（一般有聚合物功能化、生物分子（如DNA、酶等）功能化）是指大分子通

张素玲25岁，女，博士生，现从事样品前处理技术及色谱分析领域研究。*联系人，E-mail：cesgkl@http://www.77cn.com.cn

国家自然科学基金项目（20775095，20705042和90817012）、广东省自然科学基金项目（9251027501000004）和中国博士后科学基金项目（20100480051）资助

2010-08-08收稿，2010-10-08接受

碳纳米管在样品前处理中的应用

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［8］过范德华力、疏水间作用力、静电作用力与CNTs表面结合，从而避免了对CNTs结构的破坏。CNTs

功能化在增强其在溶剂中分散的同时，可在其表面引入所需官能团。在样品前处理过程中，由于表面引

CNTs功能化CNTs作为萃取固定相可实现对某些目标化合物的高效萃取。目前，入了不同的官能团，

用于有机小分子的萃取分离有大量文献报道

叶包”［10］［9］，而在金属离子和生物大分子的萃取分离方面报道相对“茶在其它新型萃取模式如较少。CNTs在样品前处理技术中应用主要集中于固相萃取和固相微萃取，［11］［12］、管尖微萃取及液膜萃取也有相关报道。

1

1.1CNTs在萃取分离有机化合物中的应用CNTs在固相萃取中的应用

在痕量有机污染物分析中，发展快速高效的样品前处理方法得到高度重视。相对于液-液萃取的前处理方法，固相萃取（SPE）因有机溶剂用量少、成本低、时间短、富集率和回收率高等优点，使其应用更

［13］SPE柱是普遍使用的固相萃取形式，、常用柱填料有C18或C8键合硅胶有机聚合物吸为广泛。目前，

附剂（如聚苯乙烯-二乙烯基苯聚合物）［14］［15］、石墨化炭黑等，其中C18适合水样中非极性和弱极性物质的萃取，但对极性化合物萃取能力较低；而CNTs对大部分有机化合物有较强的吸附能力，其比表面积大且化学性质稳定，用极性较大的有机溶剂（如甲醇、乙腈）洗脱即可去除吸附的有机化合物，重复利用

是很好的吸附材料。表1总结了以CNTs作为SPE柱吸附剂的应用情况。率高，

表1

Tab.1

固相萃取吸附剂

MWNTs

MWNTs

MWNTs［18～23］，

MWNTs-COOH［24，25］

MWNTs，SWNTs

MWNTs

MWNTs

MWNTs

MWNTs

SWNTs-COOH

MWNTs［33～35］

MWNTs

MWNTs，SWNTs

MWNTs-

COOH［24］，MWNTs［37］

MWNTs

MWNTs

MWNTs

MWNTs

MWNTs

MWNTsCNTs作为固相萃取吸附剂的应用TheapplicationsofCNTsasSPEextractant分析方法HPLC-FLDHPLCHPLC［19，24］，电化学法［22］，GC［18，20，21，23，25］HPLCHPLC-UVHPLCHPLC-UVHPLC-UVCE-MSHPLC，GC-MS［35］GC-MS-MS环境水样环境水样环境水样、果汁［21］、大蒜［22］、土壤［23］环境水样环境水样蛋类和猪肉［29］、环境水样［27］环境水样环境水样尿液环境水样、水和土壤［35］猪肉环境水样环境水样环境水样环境水样环境水样尿液环境水样环境水样

［37］［45］和Wang等先后采用CNTs分析对象4-n-壬基酚和4-异辛基酚［16］双酚A，邻苯二甲酸酯［17］有机磷杀虫剂［18～25］酚类化合物［26，27］麦草畏除草剂磺胺类［29］滴滴涕及代谢产物［30］烟碱类杀虫剂（噻虫嗪、吡虫啉、啶虫脒）［31］非甾体类消炎药拉津［35］）巴比妥［36］头孢菌素类抗生素［27］［32］［28］样品基体sa三嗪类除草剂（氰草津［33］、扑草净［34］、阿特HPLCHPLC［24］，CE-UV［37］HPLC-UVCE-MSHPLC-UVHPLC-UV［43］氨基甲酸酯杀虫剂（残杀威［24］、抗蚜威［37］）多环芳烃PAHs［38］残留痕量四环素抗抑郁药［42］［39］［40，41］除虫菊酯类杀虫剂酰胺类除草剂（甲草胺、乙草胺、丁草胺）亚硝胺、脂肪胺和芳香胺［44］GC-ECDGC-MSCNTs多用于分离富集杀虫剂，Asensio-Ramos等由表1可以看出，

CNTs对残 …… 此处隐藏：17458字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……