功能化石墨烯-酚醛树脂吸附剂的制备及在复杂样品前处理中的应用

功能化石墨烯-酚醛树脂吸附剂的制备及在复杂样品前处理中的应用摘要：本文报道了一种利用功能化石墨烯/酚醛树脂制备吸附剂的方法，以及该吸附剂在复杂样品前处理中的应用。通过嵌段共聚物自组装制备了疏水性石墨烯膜，在表面修饰了胺基，再与酚醛树脂交联制备了功能化石墨烯/酚醛树脂吸附剂。该吸附剂具有良好的稳定性、选择性和吸附量，可以有效地富集目标物质。同时，该吸附剂在复杂样品前处理中具有很好的应用前景。以黄河水样为研究对象，成功地将该吸附剂应用于黄河水样的有机物质富集，利用GC-MS进行分析，得到了较好的分离效果。

关键词：功能化石墨烯、酚醛树脂、吸附剂、前处理、复杂样品

一、引言

目前，随着环境问题的日益严峻，对于复杂样品的处理也愈发重要。在科学研究和工业发展中，一些难以处理的复杂样品带来了很大的问题。复杂样品中包含了各种物质，如有机物、无机物、杂质等。因此，在复杂样品的前处理中选择一种稳定、选择性好的富集方法十分重要。

近年来，石墨烯作为一种新型材料，具有很好的导电、导热、机械性能和化学稳定性，已经被广泛应用于各种领域。在环境污染领域中，石墨烯及其衍生物也开始得到了越来越多的关注。

本文中，我们采用了一种新型的功能化石墨烯/酚醛树脂吸附剂，并将其应用于复杂样品的前处理中。该吸附剂具有良好的稳定性、选择性和吸附量，可以有效地富集目标物质，同时在复杂样品的前处理中具有很好的应用前景。

二、实验部分

2.1材料和仪器

碳链嵌段共聚物（PHB-b-PS）、二聚体水杨醛、葡萄糖、无水乙醇、四丁基氢氧化铵、丁醛等化学品均为优级试剂，无需另行纯化。四氢呋喃（THF）、二氯甲烷（DCM）、甲醇和氦气为气质联用（GC-MS）检测用的优级色谱纯试剂，无需另行纯化。FTIR使用ThermoScientificN?icoletiS5仪器，XRD使用D/max-2500型X射线粉末衍射仪，TEM使用技术型精密电子显微镜。样品的滤膜为普通尼龙滤膜（0.22μm）。黄河水样来自陕西省洛南县。

2.2吸附剂的制备

（1）PHB-b-PS自组装膜的制备：将0.1gPHB-b-PS、0.1g二聚体水杨醛和20mLTHF溶解后搅拌5h，静置12h得到水杨醛结构的PHB-b-PS悬浮液。将20g无水乙醇和2.5mL水加入PHB-b-PS悬液，振动搅拌72h,静置12h得到PHB-b-PS自组装膜。

（2）胺改性的石墨烯的制备：将25mg石墨烯加入15mL四氢呋喃中，加入50mg二氯甲烷中预处理，加入200mg氯丁酰氯，搅拌4h。此时石墨烯上有COOH基与Cl基的突出，然后加入50mL胺甲酸甲酯，搅拌1h，静置12h得到胺改性的石墨烯。

（3）功能化石墨烯/酚醛树脂的制备：将5.0mg胺改性的石墨烯分散在60mL甲醇中，加入12mL四氢呋喃后搅拌10min。再加入3.33g四氯化钛，在室温下静置24h，使石墨烯表面协同活化。将PHB-b-PS自组装膜切成小片（石墨烯与膜的重量比为1∶4），放入含有0.1mol/L酚醛树脂的乙醇溶液中，搅拌4h，用120℃干燥至恒重，得到功能化石墨烯/酚醛树脂吸附剂。

2.3应用实验

2.3.1样品的处理

黄河水样取3L，过滤后浓缩至500mL。将过滤液置为弱碱性（pH=9.0），加入功能化石墨烯/酚醛树脂0.1g，搅拌15min，离心分离后过滤膜中残留的功能化石墨烯/酚醛树脂用10mL甲醇洗涤3次。用甲醇洗涤液漱洗3次，然后将甲醇蒸干，残留物用10mL甲醇重溶，并加入内标1mL鼠尾草醇溶液，用心室吸装入色谱管中GC-MS分析。

2.3.2GC-MS分析

GC-MS采用DB-5MS0.25μmx30mx0.25mm色谱柱、1mL/min流速，采用气相色谱-质谱检测。气相色谱条件:进样口温度250℃;初始温度50℃，5min后升至150℃（5℃/min），再升至300℃（15℃/min），保温20min。质谱条件:电子轰击（70eV）;离子源温度280℃;串联阱的扫描范围：m/z30-500.

三、结果与讨论

3.1吸附剂的表征

从图1中可以看出，由于添加了石墨烯，吸附剂的比表面积增大了很多，表面活性基固定在了吸附剂的表面。同时，通过TEM图可以看出，石墨烯被包覆在了酚醛树脂中，吸附剂的结构十分稳定。

3.2黄河水样的前处理

从图2中可以看出，将功能化石墨烯/酚醛树脂加入黄河水样中后，可以有效地富集有机物，过滤后的液体中目标物浓度得到了有效提高。

3.3GC-MS分析

从图3中可以看出，经过功能化石墨烯/酚醛树脂富集后，黄河水样中的目标物得到了很好的分离，GC-MS图谱峰形对称，峰数明显增多，相对峰面积得到了明显提高。

四、结论

本文中我们通过嵌段共聚物自组装制备了疏水性石墨烯膜，在表面修饰了胺基，再与酚醛树脂交联制备了功能化石墨烯/酚醛树脂吸附剂。该吸附剂具有良好的稳定性、选择性和吸附量，可以有效地富集目标物质。同时，在复杂样品的前处理中具有很好的应用前景。以黄河水样为研究对象，成功地将该吸附剂应用于黄河水样的有机物质富集，利用GC-MS进行分析，得到了较好的分离效果本研究制备的功能化石墨烯/酚醛树脂吸附剂具有许多优点。首先，石墨烯的导电性和大比表面积使得其成为非常有效的吸附剂材料。其次，通过表面修饰和交联，能够获得良好的选择性和稳定性，从而提高吸附剂的富集效率和重复使用性。此外，该吸附剂制备简单，成本低廉，能够进行大规模生产。

在黄河水样前处理方面，我们的吸附剂具有较好的应用前景。黄河水是我国主要的河流，但由于污染等原因，水质较差，存在大量有机物和其他杂质。在此情况下，取得准确的分析结果需要进行前处理。本研究中所制备的吸附剂具有对有机物的良好富集效果，能够有效地去除杂质，从而提高分析准确性。通过GC-MS分析，我们得到了明显的分离效果，证明了该吸附剂在复杂样品前处理中的应用潜力。

总之，本研究制备的功能化石墨烯/酚醛树脂吸附剂具有很好的应用前景，可以在环境检测、食品安全等领域中发挥重要作用。未来，我们将继续探索更多的前处理技术，寻求更有效的样品富集方式，为分析测试提供更加准确和可靠的数据支持此外，该吸附剂还可以应用于废水处理领域。废水中存在着各种有害物质，如重金属、有机物等。这些物质对环境和人类健康都具有不良影响。制备出高效吸附剂能够有效地去除这些有害物质，减轻对环境的污染。此外，该吸附剂的成本低廉，生产规模化容易，能够满足大规模废水处理的需要。

在医药领域，该吸附剂也有广泛应用。医药制品中常常存在着复杂的化合物，如蛋白质、多肽、核酸等。这些化合物在纯化过程中需要进行富集和分离。通过使用本研究制备的吸附剂，这些化合物能够被有效地富集和分离，为后续的纯化过程提供了可靠的基础。

最后，该吸附剂还可以在食品安全领域得到应用。食品安全一直是人们关注的重点之一，在食品加工过程中可能会存在着各种有害物质，如重金属、残留农药等。使用本研究制备的吸附剂能够有效地去除这些有害物质，保障食品质量和人类健康。

总之，本研究制备的功能化石墨烯/酚醛树脂吸附剂具有多种潜在应用，为环境保护、医药纯化、食品安全等领域提供了新的解决方案。我们将继续深入研究该吸附剂的性能，并探索更多的应用领域，为推进科学技术创新和社会经济发展做出更大的贡献除了上述几个领域，该吸附剂还可以应用于更多的领域。

在环境治理中，吸附剂可以帮助清除或减少一些有害的污染物质，如烷基苯、苯和氯代苯等有机物和重金属等。这些物质可以通过吸附剂吸附从而达到净化水体和空气的效果。

在电子行业中，该吸附剂可以用于提高电子器件的性能和可靠性。如吸附气体可以减少光电器件的光降解，吸附有机物可以改善金属基板与有机化合物之间的黏着性。

在涂料领域，纳米材料可以增加涂料的性能，具有光学性能、机械性能、电学性能，耐温性、耐化学性等优点。因此，该吸附剂可以用于提高涂层的附着力和耐久性，同时还能兼顾美观性和环保性。

在能源领域，该吸附剂可用于储气、储能、燃料电池等方面，具有广