金属—有机骨架材料在样品预处理中的应用

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/852209213.html,

金属—有机骨架材料在样品预处理中的应用作者：杨成雄严秀平

来源：《分析化学》2013年第09期

摘要：金属-有机骨架材料（Metal-organic frameworks， MOFs）具有超大的比表面积和孔容积、可调的孔径和拓扑结构、良好的热稳定性等优点，因而被广泛用于气体储存、催化、吸附和分离等领域。近年来，以MOFs为吸附剂的样品预处理研究已引起广泛关注。本文综述了近7年来MOFs应用于样品预处理，如采样、固相萃取和固相微萃取等的研究进展，并对这一领域进行了展望。

关键词：金属-有机骨架材料；样品预处理；采样；固相萃取；固相微萃取；评述

1 引言

金属-有机骨架材料（Metal-organic frameworks，MOFs）是一类以金属离子或金属簇为配位中心，与含氧或氮的有机配体通过配位作用形成的多孔配位聚合物[1，2]。由于MOFs具有合成方法灵活、比表面积大、种类和性质多样、孔和晶体尺寸可调和热稳定性好等优点，因此，MOFs目前在气体储存[3]、催化[4]、传感[5]、药物传输、成像[6]、吸附[7]和分离[8]等领域得到了广泛应用。MOFs特独的结构特征和优异的性能也已在分析化学中显示出良好的应用潜力[9]，特别是MOFs在色谱固定相[10～27]和样品预处理[28～45]中的应用。

MOFs制备方法多样，在实际应用过程中，可以根据不同需要，采用不同的合成方法。目前，常用于MOFs的制备方法包括水热（或溶剂热）法、室温搅拌法、微波辅助法、超声波辅助法和机械研磨法等。有关MOFs的制备可参考文献[46，47]。本文将对MOFs在样品预处理中的研究进展进行评述和展望。

2 MOFs在气态样品采集中的应用

MOFs具有比表面积大、孔道和性质可调等优点，非常适合于气态样品的采样和预富集。Ni等[28]以IRMOF-1为吸附剂捕获和预富集气态甲基膦酸二甲酯（DMMP）标样，发现IRMOF-1对DMMP的选择性好、吸附量大、富集倍数高、吸附速率快。IRMOF-1对甲苯的吸附量仅为0.10 g/g，而对DMMP的吸附量高达0.95 g/g。IRMOF-1吸附DMMP （642 μg/L）4 s 后的富集倍数高达5000，远高于商品化吸附剂Tenax TA（仅为2）。IRMOF-1骨架上的DMMP结合位点（结合能约19 kcal/mol）以及IRMOF-1和DMMP之间的偶极-偶极相互作用是高选择性和快速吸附DMMP的关键[28]。

MOFs也已成功应用于实际样品的采集和富集。Gu等[29]报道了MOF-5应用于现场采样和富集并与热解吸GC/MS（TD-GC/MS）联用直接检测空气中的甲醛。结果表明，MOF-5对空气中的甲醛具有很好的采样和富集能力。MOF-5对甲醛的富集倍数分别是商品化吸附剂Tenax