离子印迹固相萃取在线原子光谱分析及光谱分析新方法研究

论文摘要

原子光谱技术,特别是原子发射和原子吸收光谱法是痕量金属元素定性、定量检测的有效、准确的现代分析技术手段。然而由于实际环境样品组成复杂、基体干扰严重,常常导致光谱检测结果不准确。对样品进行前处理,包括分离和预富集等,是解决这一问题的关键。近年发展起来的固相萃取技术具有很多优越性,但普通固相萃取材料对于共存离子的选择性差,最新的离子印迹技术可以实现对目标离子的高选择性萃取。离子印迹材料的显著特点是在高温高压等苛刻环境下性能稳定的同时,表现出对模板的高度选择性和特异识别能力。使用此类材料对痕量目标物进行固相萃取预富集以及从复杂基体和其他共存元素中选择性分离目标物,可以有效净化目标物的存在环境,这是普通固相萃取材料所无法实现的。而且离子印迹吸附材料的快速吸附、解吸特点,可以满足在线完成试样前处理,并将经纯化和预富集的试样直接引入原子光谱检测器的要求,实现分析的自动化和智能化。本论文主要研究离子印迹材料的固相萃取技术。成功研制了多种新型离子印迹材料,它们均具有高度的选择性、较大的吸附容量、稳定的化学性质和快速的吸附、解吸能力。将这些离子印迹材料与分析化学仪器联用,实现了复杂环境试样经固相萃取后,原子发射光谱和原子吸收光谱在线检测痕量金属元素。论文还对具有充分发展前景的同步辐射原子荧光和光声光谱分析新方法进行了探索性研究。论文共分七章,各章内容概括如下:第一章:综述原子光谱分析中固相萃取技术的理论、特点和研究进展。阐述了不同类型固相萃取材料的优缺点和应用现状,特别总结了离子印迹技术的特点及其在固相萃取中的应用。第二章:钕离子印迹聚合物的合成及其吸附选择性研究。用本体聚合法合成钕离子印迹聚合物,通过元素分析、红外、热分析和光声光谱法验证了产物的结构,并建立等温吸附模型,确定了吸附过程中的反应控制类型。在构建的竞争吸附环境下,该聚合物仍表现出特异的选择性和模板记忆功能。实现了将此聚合物应用于基体复杂的标准参考物质中,对痕量钕离子的固相萃取和定量分析。第三章:离子印迹硅胶吸附剂对铒离子的在线选择性固相萃取。通过表面印迹技术合成了铒离子印迹硅胶吸附剂,该材料在保留离子印迹材料的高选择性和大吸附容量的优点同时,具有快速的吸附、解吸能力,满足在线预富集与检测要求。建立了离子印迹微柱在线固相萃取-电感耦合等离子体原子发射光谱法检测铒离子系统,并利用此系统对标准参考物质中的痕量铒离子定量分析。第四章:离子印迹硅胶吸附剂对铜离子的在线选择性固相萃取。选择自然界分布广泛的毒重金属铜离子作为模板,新型树型有机物二乙烯三胺为配体,通过表面印迹技术合成了铜离子印迹硅胶吸附剂。并建立了离子印迹微柱在线固相萃取-原子吸收光谱法检测铜离子系统。利用此系统成功地对基体复杂的茶叶样品中痕量铜离子进行了在线分离与分析。第五章:综述原子荧光和光声光谱的理论、特点以及研究现状。分析了原子荧光光谱分析技术目前所面临的问题和解决的途径,总结了光声光谱这一新技术手段在稀土固态配合物的分析中所涉及的研究内容和发展趋势。第六章:同步辐射—原子荧光光谱研究。建立了一套同步辐射原子荧光分析装置,用同步辐射作为原子荧光的激发光源,利用其宽波段可调谐的特点,采集到砷原子在紫外波段的十条激发谱线,探讨了各谱线对应的激发电位和跃迁过程,特别研究了234.99nm处最大激发谱线的产生机理、能级跃迁方式和分析应用前景。第七章:取代基位置对Eu（Ⅲ）三元配合物能量传递影响的光声光谱研究。测定了Eu（Ⅲ）的邻位、间位、对位三种硝基苯甲酸和邻菲咯啉三元固体配合物的光声光谱。从无辐射跃迁角度研究了配体取代基位置的不同对中心离子敏化发光强度和配合物分子内能量传递过程的影响,并建立分子内能量传递模型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一部分 痕量金属元素光谱分析中固相萃取技术的研究
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 固相萃取技术原理
• 1.3 对金属离子的固相萃取原理
• 1.4 固相萃取剂及其富集金属离子的应用
• 1.4.1 以无机物为载体的固相吸附剂
• 1.4.2 以有机物为载体的固相吸附剂
• 1.4.3 纳米尺寸固相萃取材料
• 1.4.4 微生物型固相萃取材料
• 1.4.5 离子印迹固相萃取材料
• 1.5 展望
• 1.6 本论文的相关研究内容
• 参考文献
• 第二章 钕离子印迹聚合物的合成及其选择性吸附研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与仪器
• 2.2.2 钕离子印迹聚合物的合成
• 2.2.3 静态平衡吸附实验
• 2.2.4 钕离子印迹聚合物的选择性研究
• 2.2.5 样品制备
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 产物的表征
• 2.3.2 实验条件的优化
• 2.3.3 吸附性质
• 2.3.4 吸附选择性
• 2.3.5 分析精密度与检出限
• 2.3.6 方法的准确度与应用
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 铒离子印迹硅胶吸附剂的在线选择性固相萃取
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与仪器
• 3.2.2 铒离子印迹硅胶的合成
• 3.2.3 静态吸附实验
• 3.2.4 Er-IISG的选择性研究
• 3.2.5 Er-IISG的在线选择性固相萃取
• 3.2.6 样品制备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 红外光谱与元素分析
• 3.3.2 比表面积与孔径分析
• 3.3.3 静态吸附的评价
• 3.3.4 在线选择性固相萃取
• 3.3.5 分析的精密度与检出限
• 3.3.6 方法的准确度与应用
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 铜离子印迹硅胶吸附剂的在线选择性固相萃取
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4.2.2 铜离子印迹硅胶的合成
• 4.2.3 静态吸附实验
• 4.2.4 Cu-IISG的选择性研究
• 4.2.5 Cu-IISG的在线选择性固相萃取
• 4.2.6 样品制备
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 产物的表征
• 4.3.2 静态吸附的评价
• 4.3.3 在线选择性固相萃取
• 4.3.4 分析的精密度与检出限
• 4.3.5 方法的准确度与应用
• 4.4 结论
• 参考文献
• 第二部分 光谱分析新方法的探索研究
• 第五章 原子荧光与光声光谱的研究进展
• 5.1 原子荧光光谱法的研究进展
• 5.1.1 原子荧光光谱的特点
• 5.1.2 原子荧光光谱法研究进展
• 5.2 光声光谱法的研究进展
• 5.2.1 光声光谱的特点
• 5.2.2 稀土固态配合物的光声光谱研究
• 5.3 本论文的相关研究内容
• 参考文献
• 第六章 同步辐射原子荧光光谱研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 实验仪器
• 6.2.2 实验参数
• 6.2.3 样品及制备
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 实验条件的优化
• 6.3.2 SR-AFS的激发光谱
• 6.3.3 激发电位与跃迁过程
• 6.3.4 最强峰产生机理
• 6.4 结论
• 参考文献
• 第七章 取代基位置对Eu（Ⅲ）三元配合物能量传递影响的光声光谱研究
• 7.1 引言
• 7.2 实验部分
• 7.2.1 样品制备
• 7.2.2 实验仪器
• 7.3 结果与讨论
• 7.3.1 各配合物的吸收光谱
• 7.3.2 各配合物的光声光谱
• 7.3.3 各配合物的荧光光谱
• 7.3.4 各配合物的光声位相
• 7.3.5 稀土配合物的弛豫过程
• 7.3.6 各配合物分子内能量传递模型
• 7.3.7 硝基取代基对能量传递和弛豫过程的影响
• 7.4 结论
• 参考文献
• 附录 攻读博士期间发表的论文
• 致谢