关键词：氮化硼;;吸附;;固相萃取;;染料;;抗生素;;食品基质
摘 要：随着中国经济的高速进步,公众对生活品质的追求日益提升。而抗生素的滥用、非法添加剂的使用等食品安全问题屡见不鲜,严重危害人类的身体健康。因此,分析和检测这些有害物质显得尤为重要。然而,食品样品的基质复杂,干扰成分较多,很难对其进行定量分析。固相萃取作为一种常见的样品预处理技术,因其萃取速率快、操作简单、有机溶剂使用少、可设计性强等优点被广泛应用。本文选取染料罗丹明B(RhB)和四环素类抗生素(TCs)为目标分析物,设计合成了基于氮化硼的固相萃取纳米材料,用于食品的样品前处理,结合高效液相色谱(HPLC)对RhB、TCs进行分析。主要研究如下:1.通过控制煅烧气氛设计合成了碳掺杂氮化硼纳米材料(C-BN)。采用FTIR、XRD、UV-vis DRS、XPS、SEM、TEM等分析测试手段对其进行表征。首先通过静态吸附实验表明,C-BN对RhB的吸附容量为500 mg/g,碳元素的引入降低了BN的化学硬度,增强与RhB的相互作用力。吸附过程符合准二级动力学模型,等温线符合Langmuir模型,且整个反应过程为自发放热过程。然后选取C-BN为吸附剂,采用固相萃取法对辣椒粉和饮料中RhB进行分离回收,通过HPLC对其进行分析。考察了C-BN的用量、超声萃取时间、洗脱剂的用量和洗脱时间对回收率的影响。结果显示,在最优条件下对RhB的检测限为0.028μg/mL,相对标准偏差为3.1-5.0%,对加标实际样品的回收率为86.1-93.3%。2.通过一锅法合成了铜掺杂氮化硼纳米材料(Cu-BN)。采用FTIR、XRD、XPS、SEM和TEM等多种仪器对Cu-BN进行表征分析。首先通过静态吸附实验筛选出吸附效果最佳的Cu(0.2%)-BN,其对RhB的吸附容量为556 mg/g。该类材料对RhB的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线,是一个自发放热过程。然后选取Cu(0.2%)-BN为吸附剂,用于固相萃取辣椒粉和饮料中的RhB,通过HPLC分析其回收率。实验优化了Cu(0.2%)-BN的用量、超声萃取时间、洗脱剂的用量和洗脱时间对回收率的影响。结果表明,该纳米材料可以用于辣椒粉和饮料样品前处理的分析,样品回收率为89.8-95.4%,相对标准偏差为3.0-4.3%。3.通过一步法制备了银掺杂氮化硼纳米材料(Ag-BN),利用FTIR、XRD、UV-vis DRS、XPS、SEM、TEM和HRTEM等表征手段对Ag-BN的组成和结构进行分析。首先考察了合成的吸附剂对四环素(TC)的静态吸附性能,其中Ag(1%)-BN的吸附效果最佳,对TC的吸附容量为303 mg/g,该吸附过程中路易斯酸碱作用力、静电作用力、σ-π、π-π作用力起着主要作用。吸附数据符合准二级动力学模型,等温线符合Langmuir模型,该反应是一个自发放热的过程。然后用Ag(1%)-BN进行固相萃取分析牛奶和蜂蜜中的四环素(TC)、土霉素(OTC)和金霉素(CTC)的研究,研究了萃取剂的用量、超声萃取时间、洗脱剂的用量和洗脱时间对四环素类抗生素(TCs)回收率的影响。结果表明,最有条件下,该方法对TCs的检测限为0.026-0.033μg/m L,样品回收率在81.1-92.8%之间。该方法对快速检测牛奶和蜂蜜中的TCs具有一定的应用价值。4.通过一步法原位合成了氧化铁掺杂氮化硼纳米材料(α-Fe_2O_3/BN),并采用FTIR、XRD、XPS、SEM和TEM等方法对α-Fe_2O_3/BN的组成和结构进行了表征。首先考察了α-Fe_2O_3/BN的静态吸附性能,α-Fe_2O_3(0.5%)/BN对TC的吸附容量最大,为385 mg/g。该吸附过程符合准二级动力学模型,等温线契合度最佳的是Langmuir模型,吸附过程属于自发放热。然后用α-Fe_2O_3(0.5%)/BN对牛奶和蜂蜜中的TCs进行固相萃取,联合HPLC分析回收率,考察了萃取剂的用量、超声萃取时间、洗脱剂的用量和洗脱时间对TCs回收率的影响。结果显示,样品回收率为84.4-96.7%,相对标准偏差为4.7-7.1%。5.采用溶胶凝胶法合成了SiO_2负载BN的复合物(BN-SiO_2)。通过FTIR、XRD、BET、TEM等表征分析了BN-SiO_2的结构和组成。首先考察了BN-SiO_2对RhB的静态吸附性能,BN(1%)-SiO_2的吸附效果最佳,可达到435 mg/g。吸附数据符合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型,反应属于自发放热。然后建立了BN(1%)-SiO_2的固相萃取体系,用于分析辣椒粉和饮料中RhB的含量。考察了萃取剂的用量、超声萃取时间、洗脱剂的用量和洗脱时间对RhB回收率的影响。结果表明,样品回收率为97.7-103.1%,相对标准偏差为1.8-3.5%。
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