基于新型纳米材料的样品前处理技术研究

近年来，制药工程学院侯晓虹教授课题组致力于金属有机骨架（MOFs）和共价有机骨架（COFs）材料的合成和组装策略研究，并将构建的一系列代表性的MOFs和COFs材料以及复合材料和基于MOFs的二维混合基质膜和三维组装体成功用于复杂体系样品前处理的研究，取得多项重要成果。

复杂体系样品前处理是环境分析化学领域的研究热点和重点，课题组侯晓虹、梁宁、王婷等深入系统地开展了膜保护微固相萃取、分散固相萃取、磁固相萃取，并首次提出了混合基质膜固相萃取和杂化赋形固相萃取的概念。结合液-质、气-质、气相或液相等检测手段，分离、富集、检测了多种基质样品中痕量药物、农药、环境激素、防腐剂等新型微污染物。课题组在该方向取得的一系列成果，突破了制约复杂基质样品中污染物快速分析的瓶颈，为水环境和生物样品中痕量有机污染物准确检测提供了科学依据。

近日，该课题组在Analytica Chimica Acta（2018, 1022:45-52，IF=5.123）和Microchim Acta（2018, 185: 125-132，IF=5.705）上发表了最新研究成果。

MOFs材料具有比表面积大、孔隙度高等优点，在吸附性能上表现出极大的优势，但在前处理过程中仍存在一些不足从而限制了它的广泛应用，如MOFs材料颗粒细小、质地较轻，在实际应用过程中存在与样品难以分离的问题。我们选择具有粘性、、乳化作用和稳定的成膜性的聚乙烯醇（PVA）与MOFs材料整体化并赋予一定的形状，通过简便易行的冷冻-解冻法制备了MIL-101(Cr)/PVA复合冻凝胶材料，并将其应用到对环境水样中非甾体抗炎药物的富集。研究表明，MOFs/PVA冻凝胶复合材料表现出了优越的吸附性能，也实现了材料与样品溶液的分离和材料的回收，为金属有机骨架材料在样品前处理中的应用提供了新策略。见图1。

另外，为了解决MOFs材料对痕量目标分析物的选择性低和前处理过程的分离效率低的问题，我们将磁性和功能化相结合构建了功能化磁性MOFs复合材料。MIL-101(Cr)作为MOFs材料中最具代表性的材料，一方面，MIL-101(Cr)的金属中心上存在着大量不饱和活性金属位点，它能与富电子官能团发生螯合反应，制得功能化MIL-101(Cr)；另一方面，MIL-101(Cr)的有机配体可以与功能化基团通过共价键作用相结合，实现MIL-101(Cr)的功能化。但是，若直接通过配位或共价作用对MIL-101(Cr)进行功能化，可能会导致官能团大量进入MIL-101(Cr)介孔结构，占据孔道，大大减弱MIL-101(Cr)的吸附性能。因此，我们先对磁性纳米粒子进行功能化，再与MIL-101(Cr)进行复合，制备功能化磁性MIL-101(Cr)复合材料，在保证有效吸附的前提下，巧妙的解决了分离效率和选择性的问题。见图2。

图1. MIL-101(Cr)/PVA冻凝胶的制备及其杂化赋型固相萃取示意图。

图2. Fe₃O₄-NH₂@MIL-101(Cr)的合成路线及其磁固相萃取示意图。

文章具体情况如下：

1.Fabrication and characterization of metal organic frameworks/polyvinyl alcohol cryogel and their application in extraction of non-steroidal anti-inflammatory drugs in water samplesAnalytica Chimica Acta,2018, 1022: 45-52

2. An amino-functionalized magnetic framework composite of type Fe₃O₄-NH₂@MIL-101(Cr) for extraction of pyrethroids coupled with GC-ECD

Microchimica Acta, 2018, 185: 125-132