一种基于MOFs复合光子晶体薄层的薄层色谱分离方法

技术领域

本发明属于薄层色谱分离技术领域，尤其涉及一种基于MOFs复合光子晶体薄层的薄层色谱分离方法。

背景技术

目前，金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks)，简称MOFs，是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料。复合光子晶体(MOF-PC)为金属-有机框架材料中的一种，MOF-PC薄层具有高比表面积及独特的孔道结构，因而在分离中展现出更强的吸附脱附效应与选择性，有效弥补了薄层色谱塔板数低导致分离效果不佳的固有缺点，确保混合物质的高效分离，大幅提高了分离效率。

薄层色谱是以涂布在玻璃板上的颗粒薄层为固定相，以特定溶剂为流动相，利用化学物质与固定相之间的差异性吸附脱附作用，对混合样品进行分离、鉴定的一种层析分离技术。自20世纪50年代提出以来，该技术因其便捷的操作、简单的设备要求等优势被广泛应用于食品安全检测、药物鉴定及代谢产物分析、有机合成、化工产品鉴定、毒品分析、农残检测等相关专业领域。在实际应用中，薄层色谱分离包括制板、点样、展开、显色等操作；根据分离后样品点与参照物比移值的比对即可定性样品点的化学组成，结合紫外可见及荧光扫描，还能定量确定混合物中各组分的含量，因而具有重要的实用价值。但是目前暂无基于金属有机框架材料复合光子晶体薄层的高效薄层色谱分离方法，无法满足薄层色谱在多种场合中的应用。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前暂无基于金属有机框架材料复合光子晶体薄层的高效薄层色谱分离方法，无法满足薄层色谱在多种场合中的应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于MOFs复合光子晶体薄层的薄层色谱分离方法。

本发明是这样实现的，一种基于MOFs复合光子晶体薄层的薄层色谱分离方法，所述基于MOFs复合光子晶体薄层的薄层色谱分离方法包括以下步骤：

步骤一，按照质量份数称取正硅酸乙酯9～12份、无水乙醇3～4份、去离子水12～18份、硝酸溶液1～2份；

步骤二，将正硅酸乙酯和无水乙醇进行混合，加入去离子水，使用磁力搅拌器进行磁力搅拌；在磁力搅拌至溶液分散均匀后，向溶液中滴加硝酸溶液；

步骤三，在硝酸溶液滴加完毕后，将溶液进行搅拌回流至溶液冷却；向溶液中加入去离子水，超声分散直至分散均匀，实现胶溶液的制备；

步骤四，将胶溶液涂覆于基片上，设定温度为40～70℃，对涂覆有胶溶液的基片进行35～55min加热，对加热后的基片进行高温煅烧，得到涂覆有胶溶液的光子晶体薄层；

步骤五，采用化学气相沉积法进行硅-石墨烯光子晶体薄层的制备：对涂覆有胶溶液的光子晶体薄层进行加热，同时向涂覆有胶溶液的光子晶体薄层表面通入甲烷与氢气，在所述涂覆有胶溶液的光子晶体薄层的表面形成石墨烯层，得到硅-石墨烯光子晶体薄层；

步骤六，化学离子吸附液的制备：进行过氧化氢溶液配制，得到浓度为10mol/L的过氧化氢溶液；进行浓硝酸的制备，得到浓度为8mol/L的浓硝酸；按照体积分数进行浓硝酸与过氧化氢溶液的量取；在盛放有浓硝酸的密闭容器中进行过氧化氢溶液的滴加，将浓硝酸与过氧化氢溶液按照体积比为9：1的比例进行混合，得到化学离子吸附液；

步骤七，将硅-石墨烯光子晶体薄层置于制备的化学离子吸附液中进行浸泡，浸泡时间为8～10h，直至硅-石墨烯光子晶体薄层表面羟基量达到预设值，得到表面富含羟基的光子晶体薄层；

步骤八，对光子晶体薄层进行羧基修饰：使用质量浓度为0.005～0.01g/mL的丁二酸酐的二甲基甲酰胺溶液作为表面修饰剂，将表面富含羟基的光子晶体薄层置于表面修饰剂中进行浸泡，浸泡过程中进行加热，设定加热温度为45～60℃进行10～30min加热，加热结束后完成浸泡，得到羧基修饰的光子晶体薄层；

步骤九，进行MOFs复合光子晶体薄层的制备：进行金属离子液体的制备；将羧基修饰的光子晶体薄层置于金属离子液体中进行浸泡，浸泡时间为6～9h，浸泡结束后将复合光子晶体薄层取出，使用清水冲洗复合光子晶体薄层后使用乙醇进行洗净，得到MOFs复合光子晶体薄层；

步骤十，进行基于MOFs复合光子晶体薄层的薄层色谱分离：将含有待分析物的溶液点样在MOFs复合光子晶体薄层上，形成与MOFs复合光子晶体薄层不同结构色的样品点；待样品点完全展开，对MOFs复合光子晶体薄层上的样品点进行数码照片拍摄；采集空间分辨反射光谱；利用样品点与MOFs复合光子晶体薄层的结构色差异以及采集的反射光谱信号差异，确定待分析物中各组分的色谱参数。

进一步，步骤三中，所述超声分散的频率为50～60kHz，超声分散的时间为8～20min。

进一步，步骤四中，所述基片为铜片或是镍片中的一种。

进一步，步骤四中，所述对加热后的基片进行高温煅烧，包括：

(1)将加热后的基片取出，对其表面温度进行监测，直至基片的表面温度冷却至室温；

(2)将冷却至室温的基片置于煅烧炉中煅烧，对基片进行加热，保温，完成第一次煅烧；

(3)继续进行升温，进行第二次煅烧，煅烧结束后保温；

(4)按照10～12℃/min的速率进行煅烧炉的降温，直至降至室温，将基片取出。

进一步，步骤(2)中，设定煅烧温度为200-350℃，对基片进行20～25min加热，在加热后对基片进行10～15min保温，完成第一次煅烧。

进一步，步骤(3)中，设定煅烧炉内煅烧温度为400～550℃，进行第二次煅烧，煅烧时间为10～20min，煅烧结束后进行30～50min保温。

进一步，步骤五中，所述进行加热处理的条件为：设定加热温度为160～280℃，加热时间为50～80min。

进一步，步骤九中，所述金属离子液体为氯化铁溶液与氢氧化铜溶液的混合液。

进一步，步骤九中，所述乙醇的质量浓度为85％。

进一步，步骤十中，所述采集空间分辨反射光谱，包括：

将光谱仪光纤探头固定在MOFs复合光子晶体薄层的上方，以2～3cm/min的速率拉动MOFs复合光子晶体薄层，采集空间分辨反射光谱。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明通过二氧化硅和石墨烯胶层的涂覆实现硅-石墨烯光子晶体薄层的制备，并且通过金属离子液体的浸泡制备得到MOFs复合光子晶体薄层，方法简单易行，可操作性好。本发明提供的基于金属有机框架材料复合光子晶体薄层的薄层色谱分离技术，可同步实现物质的高效分离和结构色检出，强化了物质的吸附脱附过程，提高了对待分析物的选择性，从而显著提高分离效果，成功分离传统薄层色谱无法分离的结构相近物质。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的基于MOFs复合光子晶体薄层的薄层色谱分离方法的流程图。

图2是本发明实施例提供的使用称取的原料进行二氧化硅胶溶液制备的方法流程图。

图3是本发明实施例提供的对加热后的基片进行高温煅烧的方法流程图。

图4是本发明实施例提供的进行化学离子吸附液制备的方法流程图。

图5是本发明实施例提供的进行基于MOFs复合光子晶体薄层的薄层色谱分离的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于MOFs复合光子晶体薄层的薄层色谱分离方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

本发明实施例提供的基于MOFs复合光子晶体薄层的薄层色谱分离方法包括以下步骤：

S101，进行涂覆有胶溶液的光子晶体薄层的制备：按照质量份数称取正硅酸乙酯9～12份、无水乙醇3～4份、去离子水12～18份、硝酸溶液1～2份，使用称取的原料进行胶溶液的制备；

S102，将胶溶液涂覆于基片上，设定温度为40～70℃，对涂覆有胶溶液的基片进行35～55min加热，对加热后的基片进行高温煅烧，得到涂覆有胶溶液的光子晶体薄层；

S103，采用化学气相沉积法进行硅-石墨烯光子晶体薄层的制备：设定加热温度为160～280℃、加热时间为50～80min，对涂覆有胶溶液的光子晶体薄层进行加热，同时向涂覆有胶溶液的光子晶体薄层表面通入甲烷与氢气，在所述涂覆有胶溶液的光子晶体薄层的表面形成石墨烯层，得到硅-石墨烯光子晶体薄层；

S104，进行光子晶体薄层表面羟基的恢复：将浓硝酸与过氧化氢溶液按照体积比为9:1的比例进行混合，进行化学离子吸附液的制备；将硅-石墨烯光子晶体薄层置于制备的化学离子吸附液中进行浸泡，浸泡时间为8～10h，直至硅-石墨烯光子晶体薄层表面羟基量达到预设值，得到表面富含羟基的光子晶体薄层；

S105，对光子晶体薄层进行羧基修饰：使用质量浓度为0.005-0.01g/mL的丁二酸酐的二甲基甲酰胺溶液作为表面修饰剂，将表面富含羟基的光子晶体薄层置于表面修饰剂中进行浸泡，浸泡过程中进行加热，设定加热温度为45-60℃进行10-30min加热，加热结束后完成浸泡，得到羧基修饰的光子晶体薄层；

S106，进行MOFs复合光子晶体薄层的制备：进行金属离子液体的制备；将羧基修饰的光子晶体薄层置于金属离子液体中进行浸泡，浸泡时间为6-9h，浸泡结束后将复合光子晶体薄层取出，使用清水冲洗复合光子晶体薄层后使用乙醇进行洗净，得到MOFs复合光子晶体薄层；进行基于MOFs复合光子晶体薄层的薄层色谱分离。

如图2所示，本发明实施例提供的步骤S101中，使用称取的原料进行二氧化硅胶溶液的制备，包括：

S201，将正硅酸乙酯和无水乙醇进行混合，加入去离子水，使用磁力搅拌器进行磁力搅拌；

S202，在磁力搅拌至溶液分散均匀后，向溶液中滴加硝酸溶液；

S203，在硝酸溶液滴加完毕后，将溶液进行搅拌回流至溶液冷却；

S204，向溶液中加入去离子水，超声分散直至分散均匀。

步骤S204中，本发明实施例提供的超声分散的频率为50～60kHz，超声分散的时间为8～20min。

本发明实施例提供的步骤S101中，基片为铜片或是镍片中的一种。

如图3所示，本发明实施例提供的步骤S102中，对加热后的基片进行高温煅烧，包括：

S301，将加热后的基片取出，对其表面温度进行监测，直至基片的表面温度冷却至室温；

S302，将冷却至室温的基片置于煅烧炉中，设定煅烧温度为200～350℃，对基片进行20～25min加热，在加热后对基片进行10～15min保温，完成第一次煅烧；

S303，继续进行升温，设定煅烧炉内煅烧温度为400～550℃，进行第二次煅烧，煅烧时间为10～20min，煅烧结束后进行30～50min保温；

S304，按照10～12℃/min的速率进行煅烧炉的降温，直至降至室温，将基片取出。

如图4所示，本发明实施例提供的步骤S104中，进行化学离子吸附液的制备，包括：

S401，进行过氧化氢溶液配制，得到浓度为10mol/L的过氧化氢溶液；

S402，进行浓硝酸的制备，得到浓度为8mol/L的浓硝酸；

S403，按照体积分数进行浓硝酸与过氧化氢溶液的量取；

S404，在盛放有浓硝酸的密闭容器中进行过氧化氢溶液的滴加，得到化学离子吸附液。

本发明实施例提供的步骤S106中，金属离子液体为氯化铁溶液与氢氧化铜溶液的混合液。

本发明实施例提供的步骤S106中，乙醇的质量浓度为85％。

如图5所示，本发明实施例提供的步骤S106中，进行基于MOFs复合光子晶体薄层的薄层色谱分离，包括：

S501，将含有待分析物的溶液点样在MOFs复合光子晶体薄层上，形成与MOFs复合光子晶体薄层不同结构色的样品点；

S502，待样品点完全展开，对MOFs复合光子晶体薄层上的样品点进行数码照片拍摄；

S503，采集空间分辨反射光谱；

S504，利用样品点与MOFs复合光子晶体薄层的结构色差异以及采集的反射光谱信号差异，确定待分析物中各组分的色谱参数。

本发明实施例提供的步骤S503中，采集空间分辨反射光谱，包括：将光谱仪光纤探头固定在MOFs复合光子晶体薄层的上方，以2～3cm/min的速率拉动MOFs复合光子晶体薄层，采集空间分辨反射光谱。

以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。