CN111420638A - 一种磁性纳米复合材料、磁泡腾片以及磁泡腾增强微萃取方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开磁性纳米复合材料、磁泡腾片以及磁泡腾增强微萃取方法和应用，该材料以NiFe₂O₄磁性纳米粒子为内核，其外复合形成共价有机骨架聚合物，记为NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料，将该磁性纳米复合材料结合泡腾前体形成磁泡腾片，所述磁泡腾片替换传统的泡腾反应增强微萃取方法的泡腾片，NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料作为独立的吸附剂，该NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料的COFs外层提供更大的表面积和更多的活性位点。该方法反应条件温和、催化剂价廉易得、且结合磁泡腾增强微萃取联用技术萃取回收率高，可以代替现有方法用于检测内分泌干扰物EDs的残留量。

Description

一种磁性纳米复合材料、磁泡腾片以及磁泡腾增强微萃取方 法和应用

技术领域

本发明属于检测技术领域，具体是指一种磁性纳米复合材料(NiFe₂O₄@COF)、磁泡腾片以及磁泡腾增强微萃取方法和在检测内分泌干扰物中的应用。

背景技术

内分泌干扰物(endocrine disruptors,EDs)是一种日常生活中经常使用的化合物。双酚A(BPA)作为一种典型的EDs，是一种主要用于生产聚碳酸酯和环氧树脂塑料的原料化合物。据相关研究表明，双酚A会危害人体健康，例如生殖系统疾病，心血管疾病，乳腺癌和先天性缺陷。随着双酚A消耗量的不断增加，低毒性的双酚A替代品已被广泛使用。取代双酚A的这些替代品包括双酚E(BPE)，双酚F(BPF)，双酚AP(BPAP)和双酚F二缩水甘油醚(BFDGE)。此外，类固醇激素，包括天然雌激素(雌三醇，E3)和合成雌激素(17-α-炔雌醇(EE2)都属于EDs类别。目前，EDs的有效监测已成为全世界关注的问题。因此，急需开发一种“绿色”方法来测定复杂基质(如人体液，饮料和水)痕量EDs中的含量。

目前有效的EDs的环境监测方案，主要有以下几种：固相萃取(SPE)、固相微萃取(SPME)、分散液液微萃取(DLLME)和磁固相萃取(MSPE)。在过去的十年中，开发了几种新颖的无溶剂分散微萃取技术。泡腾反应增强微萃取技术(ERME)由Lasarte-Aragones等人在2014年首先提出。它通过酸碱反应产生的大量CO₂气泡实现了无溶剂分散。CO₂气泡从底部上升到顶部的过程中，会大大增加萃取剂与水相之间的接触面积，从而提高分析物的萃取回收率。然而该方法由于缺乏能将萃取剂快速回收收集的介质载体，仍然存在耗时较长的问题。

发明内容

为解决现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种磁性纳米复合材料、磁泡腾片以及磁泡腾增强微萃取方法和应用，该磁性纳米复合材料为NiFe₂O₄@COF，该材料作为独立的吸附剂，它的COFs外层提供更大的表面积和更多的活性位点，用于EDs的吸附/提取。这种创新方法同时实现了NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料的高效吸附/提取，快速的泡腾分散以及便捷的磁分离步骤。因此，新开发的技术在液体基质中痕量EDs的检测方面显示出巨大的潜在应用价值。

为实现上述目的，本发明的第一个方面是提供一种磁性纳米复合材料，该材料以NiFe₂O₄磁性纳米粒子为内核，其外复合形成共价有机骨架聚合物，记为NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料。

本发明第二个方面提供一种磁泡腾片，该磁泡腾片由所述的NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料与泡腾前体混合并压片形成。

进一步设置泡腾前体与NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料的质量比约为：

452：5～15。

本发明的第三个方面是提供一种如所述的磁性纳米复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)制备NiFe₂O₄磁性纳米粒子；

(2)以NiFe₂O₄磁性纳米粒子、1,3,5-三(4-氨基苯基)苯和对苯二甲醛为原料，且其投料的物质的量之比约为3：2：1，溶解在30-60mL的二甲基亚砜中超声5min，再加入1-5mL乙酸催化剂，然后恒温孵育0.5-3h，所得黄绿色固体用磁铁分离，依次用四氢呋喃和甲醇分别洗涤三次，所得固体真空干燥，待样品冷却至室温后研磨并称量，最终标记为NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料。

进一步设置是所述的步骤(1)为：

(1.1)分别将一定量的FeCl₃·6H₂O和NiCl₂·6H₂O以投料的物质的量之比为1：1～10溶于30-60mL水中，以10-25min磁力搅拌使其完全溶解，然后将其混合溶液转移到不锈钢高温高压反应釜中的聚四氯乙烯内胆中，并将其放置在恒温鼓风干燥箱中，温度设定为160-180℃，反应时间为9-16h；

(1.2)待反应结束后，冷却至室温，用磁铁收集固体反应物，依次用超纯水、乙醇分别洗涤三次后，真空干燥，待所得固体冷却至室温后研磨并称量，最终标记为NiFe₂O₄磁性纳米粒子。

本发明的第四个方面是提供一种磁泡腾增强微萃取方法，该方法以磁泡腾片代替传统的反应增强微萃取方法，所述NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料作为独立的吸附剂，该NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料的COFs外层可以提供更大的表面积和更多的活性位点。

本发明的第五个方面是提供一种基于所述的磁泡腾增强微萃取方法用于检测内分泌干扰物的应用，包括以下步骤：

(a)将5.0mL的样品置于水浴加热30℃；

(b)将所述的磁泡腾片放入试管中，由于酸碱反应所产生的CO₂气体不断从下往上升，且反应时间短暂，3min内完全反应，反应过程中产生的CO₂气体将NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料均匀的分散在水样中，同时也是发生NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料萃取六种内分泌干扰物的过程；

(c)外加磁场回收吸附了内分泌干扰物的NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料；

(d)吸附了内分泌干扰物的NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料，用1000μL的乙腈洗脱待测物，然后用磁铁分离NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料和含有待测物的乙腈洗脱液，再用0.22-μm滤膜过滤；最后氮气吹干后，置入HPLC-FLD系统进样。

另外，本发明还提供一种如所述的磁泡腾增强微萃取方法用于检测自来水、桶装水和河水中内分泌干扰物的方法。

另外，本发明还提供一种如所述的磁泡腾增强微萃取方法用于检测人体尿样中内分泌干扰物的方法。

另外，本发明还提供一种如所述的磁泡腾增强微萃取方法用于检测人体血清中内分泌干扰物的方法。

NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料系本申请首次合成。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于NiFe₂O₄@COF-磁泡腾反应增强微萃取技术(MNER-EM)检测EDs的新方法，以解决现有技术的缺陷。跟现有方法相比该技术操作简单、成本低廉、反应原料环保等。从本发明的实际样品萃取效率的结果表明，在最佳条件下，严格研究了一系列分析参数，包括线性范围(LR)，回归方程，决定系数(R²)，检测限(LODs)，定量限(LOQs)，富集因子(EFs)和相对标准偏差(RSD)。对于BFDGE·2H₂O，BPF，BPE和BPAP，LR分别为0.1-200μg L^-1，对于E3和EE2，LR分别为0.5-200μg L^-1。六种EDs的R²值均高于0.9991。LOD和LOQ分别在0.019-0.096μg L^-1(S/N＝3)和0.063-0.316μg L^-1(S/N＝10)的范围内。六种EDs的EF值为45.3-49.6。通过日内和日间RSD(n＝6)评估其精密度，分别为3.11-5.18％和3.53-5.73％。这些数据表明，该方法具有较高的精密度，可靠的重复性和较低的检出限，从而满足了复杂基质中EDs痕量检测的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1A是本发明实施例提供的NiFe₂O₄@COF的合成方法流程图；

图1B是本发明实施例提供的压制泡腾片剂的示意图；

图1C是本发明实施例提供的MNER-EM/HPLC-FLD方法进行预浓缩和分析EDs的程序示意图；

图2是本发明实施例提供的合成的NiFe₂O₄、Fe₃O₄@COF、Fe₃S₄@COF和NiFe₂O₄@COF萃取效率的比较；

图3是本发明实施例提供的NiFe₂O₄、NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料的表征：(A)NiFe₂O₄的SEM图像；(B)NiFe₂O₄的TEM图像；(C)NiFe₂O₄@COF的SEM图像；(D)NiFe₂O₄@COF的TEM图像；

图4是本发明实施例提供的NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料的表征：(A)XRD；(B)磁滞回线；(C)傅里叶变换红外光谱；(D)Zeta电位；(E)热重曲线；(F)N₂吸附-脱附等温线；

图5是本发明实施例提供的六个主要操作参数对EDs萃取回收率的影响：(A)泡腾片前驱体的摩尔比的影响；(B)吸附剂的用量；(C)洗脱剂的类型；(D)pH；(E)提取温度；(F)盐效应；

图6是本发明实施例提供的NiFe₂O₄@COF对于六种EDs的吸附等温线(A)和吸附动力学(B)；

图7是本发明实施例提供的空白样品和加标的水/牛奶/血清(10.0μg L^-1DEs)的高效液相典型色谱图：(A)空白和加标的水/饮料样品；(B)空白和加标的人体尿液样品；(C)空白和加标的人体血清样品。峰确认：(1)BFDGE·2H₂O；(2)E3；(3)BPF；(4)BPE；(5)EE2；(6)BPAP。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例1：基于NiFe₂O₄@COF的磁泡腾反应增强微萃取联用技术

步骤1：磁性纳米复合材料NiFe₂O₄@COF的制备

以FeCl₃·6H₂O和NiCl₂·6H₂O和脲作为原料，溶于超纯水中10-25min强烈的磁力搅拌使其完全溶解，然后将此混合溶液转移至具有100mL聚四氯乙烯内胆的不锈钢高温高压反应釜中，并将其放置在恒温鼓干燥箱中，温度设定为160-180℃，反应时间为9-16h；待其反应结束后，冷却至室温，用磁铁收集固体反应物，依次用超纯水、乙醇分别洗涤三次，所得固体真空干燥；待样品冷却至室温后研磨并称量，最终标记为NiFe₂O₄磁性纳米粒子。

将NiFe₂O₄(0.15g)、1,3,5-三(4-氨基苯基)苯(0.106g)和对苯二甲醛(0.06g)溶解在二甲基亚砜中超声5min，再加入乙酸，然后恒温孵育，用磁铁分离，然后依次用四氢呋喃和甲醇分别洗涤三次，所得固体真空干燥；待样品冷却至室温后研磨并称量，最终标记为NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料。

步骤2：磁泡腾片的压制

一种磁泡腾片的制备方法，包括以下步骤：称取0.452g泡腾前驱体和5～15mgNiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料混合研磨，用压片机压制成磁泡腾片备用，如图1B所示。

步骤3：基于磁性NiFe₂O₄@COF的泡腾反应增强微萃取联用技术

将此技术用于检测EDs的方法包括以下步骤：1)将5.0mL的样品置于水浴加热30℃；2)将磁泡腾片放入试管中，由于剧烈的酸碱反应产生的CO₂气体不断从下往上升，且反应时间短暂，在3min内完全反应，反应过程中产生的CO₂气体将NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料均匀的分散在水样中，同时也是NiFe₂O₄@COF萃取六种内分泌干扰物的过程；3)泡腾反应增强微萃取操作简单，只需外加磁场就可以回收吸附了内分泌干扰物的NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料，避免使用传统的繁琐的分离手段；4)吸附了内分泌干扰物的NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料，用1000μL的乙腈洗脱待测物，然后用磁铁分离NiFe₂O₄@COF和含有待测物的乙腈洗脱液，再用0.22-μm滤膜过滤；最后氮气吹干后，再加入100μL乙腈重新溶解后转移到含有内插管的自动进样瓶中，置入HPLC-FLD系统进样，如图1C所示。

实施例2：合成的NiFe₂O₄、Fe₃O₄@COF、Fe₃S₄@COF和NiFe₂O₄@COF萃取效率的比较

合成的NiFe₂O₄、Fe₃O₄@COF、Fe₃S₄@COF和NiFe₂O₄@COF对六种EDs的提取效率的高低是通过萃取回收率来衡量的。如图2所示，为了评估EDs的萃取效率，比较了合成后的NiFe₂O₄、NiFe₂O₄@COF、Fe₃S₄@COF和Fe₃O₄@COF的ER。NiFe₂O₄@COF给出了最高平均萃取回收率，对于BFDGE·2H₂O，E3，BPF，BPE，EE2和BPAP的ER分别为92.02％，84.93％，91.93％，92.16％，87.30％和91.73％。本发明研究了四种不同的纳米材料的ERs，由高到低依次为：NiFe₂O₄@COF>Fe₃S₄@COF>Fe₃O₄@COF>NiFe₂O₄。特别是NiFe₂O₄，它对EE2，E3和BPAP的ER小于10％。这些结果表明了所有基于COFs的磁性纳米复合材料对EDs的提取效率高于磁性纳米颗粒(NiFe₂O₄)。在后续的实验中，选择了NiFe2O4@COF作为最佳磁性纳米复合材料。

实施例3：NiFe₂O₄、NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料的表征

NiFe₂O₄和NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料的SEM和TEM图像分别如图3A和3C，图3B和3D所示。在30,000倍的放大倍率下，裸露的NiFe₂O₄磁核呈正方形且分散均匀。与NiFe₂O₄相比，NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料的图像显示出细微变化，表明聚合后形成了具有粗糙表面的聚酰亚胺网状的COF壳。因此，证明COF壳已成功覆盖在NiFe₂O₄纳米颗粒的表面上。

实施例4：NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料的表征

①X-射线衍射分析

NiFe₂O₄纳米颗粒和NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料的晶相通过广角X-射线衍射分析(图4A)。NiFe₂O₄和NiFe₂O₄@COF在广角上具有相同的峰(18.45°，30.35°，35.72°，43.39°，57.44°和62.96°)，与粉末衍射标准联合委员会(JCPDS10-325)的(111)，(220)，(311)，(400)，(511)和(440)的NiFe₂O₄的XRD衍射峰相对应。这些衍射数据表明，NiFe₂O₄@COF结晶良好，涂覆后具有高结晶度。与NiFe₂O₄相比，NiFe₂O₄@COF在11.30°～21.29°处的宽衍射峰是由于COF壳的低结晶度造成的。

②磁滞回线分析

如图4B所示，NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料在萃取前后的磁化饱和强度(M_max)，剩余磁化强度(M_r)，矫顽力(H_c)分别为17.1emu/g、2.6emu/g、62.0Oe和11.8emu/g、1.9emu/g、19.9Oe。萃取后的磁性略有下降可能是由于EDs在磁性纳米材料上的吸附所致。但是，其磁性足以满足磁性分离的需求。如图4B的插图所示，NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料均匀分散在水溶液中，在借助外部磁铁下，溶液立即变得清澈透明，这在实际应用中具有重要意义，避免了冗长的离心分离步骤。

③傅里叶变换红外光谱

傅里叶变换红外光谱(图4C)用于确认NiFe₂O₄纳米颗粒(曲线a)NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料(曲线b)，TAPB(曲线c)和TPA(曲线d)的特定官能团。如图4C所示，对于NiFe₂O₄和NiFe2O4@COF，Fe-O-Fe振动在587cm^-1处具有典型的能带(曲线a和b)。与它的前体(TPA和TAPB)相反，NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料醛基的特征官能团C＝O(1693cm^-1，曲线d),醛基的拉伸振动C-H带2869cm^-1，曲线d)和氨基的N-H带(3353cm^-1和3431cm^-1，曲线c)均完全消失了。1501cm^-1和1515cm^-1处的吸收带应归因于苯中C-C键的拉伸振动(曲线b)。同时，一些新的特征峰在1620cm^-1(曲线b)处归因于C＝N拉伸振动。一些基团的消失和新的基团的生成可以证明TPA和TAPB的缩合反应形成了COF壳，并成功地将其涂覆在NiFe₂O₄纳米颗粒表面。

④Zeta电位分析

NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料的表面电荷对EDs的ERs有显著影响，因此在不同的pH溶液中分别测量了其Zeta电位。如图4D所示，NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料的零电荷点(PZC)约为pH＝2.27。如果溶液的pH值<2.27，则NiFe₂O₄@COF材料的表面带正电荷，相反，如果溶液的pH值>2.27，则NiFe₂O₄@COF材料的表面带负电荷。

⑤热重分析

图4E显示了通过热重分析曲线以证明NiFe₂O₄@COF纳米复合材料的热稳定性。在27-60℃的温度下发生了约7％的重量损失，这可能归因于吸附水的损失。NiFe₂O₄@COF纳米复合材料，在60-400℃时失重<5％。当温度超过400℃时，观察到磁性纳米复合材料的重量急剧减少

这意味着COF层的损失。这些结果进一步证明，COF壳已成功包裹在NiFe₂O₄纳米颗粒的表面上。

⑥N₂吸附-脱附等温线分析

为了确定NiFe₂O₄@COF磁性纳米材料的比表面积和孔结构性质，我们测定了材料的N₂吸附-脱附等温线。如图4F所示，NiFe₂O₄@COF纳米复合材料表现出典型的Ⅳ型等温线，表明具有中孔特性。随着N₂相对压力的逐渐增加(0.1<P/P₀<1)，增加的吸附量可能是由于N₂在中孔中的凝结所致。孔径分布曲线表明，NiFe₂O₄@COF纳米复合材料的平均孔径为3.9nm(图4F插图)，通过Brunauer-Emmett-Teller(BET)模型计算，NiFe₂O₄@COF纳米复合材料的比表面积和孔体积分别为169.7m²g^-1和0.276cm³g^-1，远高于裸露的NiFe₂O₄纳米颗粒(分别为32m²g^-1和0.1684cm³g^-1)。大的比表面积和孔径可以改善吸附性能，并为六种EDs提供更多的活性位点，从而提高萃取效率。

实施例5：萃取过程中各影响因素的优化

①泡腾片剂组成及比例的优化

泡腾片剂主要是由两种前驱体组成，即碱源Na₂CO₃和酸源NaH₂PO₄。在萃取过程中，泡腾前驱体通过产生足够的气泡来帮助萃取溶剂分散而发挥着重要作用。本发明研究了Na₂CO₃和NaH₂PO₄不同的摩尔比例(1：1、1：2、2：1)和不压片对萃取效率的影响。从图5A可以明显看出，在其比例为1：1时，六种EDs的萃取效率最高。因此，本发明选择摩尔比例为1：1的Na₂CO₃和NaH₂PO₄的前驱体。

②吸附剂用量的选择

如图5B所示，在10-30mg的吸附剂剂量范围内，随着吸附剂用量的增加显著降低了EDs的萃取效率。特别是对于30mg，与10mg相比，平均萃取效率降低了25％。NiFe₂O₄@COF纳米复合材料的PZC为pH＝2.27。当溶液的pH值保持在7.0时，材料的表面带负电荷。因此，吸附剂剂量的增加增强了材料表面上的负电荷分布，进一步削弱了EDs与吸附剂之间的疏水相互作用。因此实验中使用了10mg的NiFe₂O₄@COF纳米复合材料。

③洗脱溶剂的选择

选择了五种洗脱溶剂，包括甲醇，乙腈，丙酮，0.2％NaOH-乙腈和乙腈：甲醇(1：1)。如图5C所示，乙腈和甲醇的混合溶剂(1/1，v/v)提供最高的洗脱效率，而0.2％NaOH-乙腈的洗脱效率最低。这种现象主要是由于碱性环境增加了纳米材料表面负电荷的数量，从而进一步降低了EDs与纳米材料之间的分子相互作用。因此，在随后的试验中，乙腈：甲醇(1：1)的混合溶剂被选为最佳洗脱溶剂。

④pH的优化

由于溶液的pH值决定了分析物的分子或离子状态，因此会对ER产生重大影响。如图5D所示，酸性(pH＝3或5)和碱性(pH＝9或11)溶液都不利于六种EDs的萃取效率。相比之下，中性(pH＝7.0)有利于增强EDs的ERs。在6.0-8.0的pH范围内，六种EDs均以分子形式存在，这有利于EDs与纳米材料之间的π-π堆积和疏水相互作用。因此，当溶液pH为7.0时萃取效率最佳。

⑤萃取温度的选择

适当的温度可以帮助NiFe₂O₄@COF纳米复合材料更好地分散到水相中，从而增加接触面积，加速其在纳米材料表面上被吸附，进一步提高萃取效率。图5E显示了温度对EDs的ER影响。在4-30℃的范围内，ERs随着温度的升高而逐渐升高。然而，随着温度从30℃升高至50℃，观察到相反的变化趋势。主要原因是低温会阻碍CO₂气泡的产生和气体扩散强度。相反，高温有利于加速由于布朗运动引起的EDs的扩散速率。但是，温度过高会导致EDs从NiFe₂O₄@COF纳米复合材料的表面扩散和解离速度降低，因此EDs的ER会有所降低。

⑥盐效应

不同的溶液离子强度会导致不同的粘度和竞争性吸附，从而对ER产生显著影响。在图5F中显而易见，NaCl％从0％上升至90％，而萃取效率随之降低。通常，盐效应会增加水溶液的粘度，这不利于萃取。主要的原因可能是Na⁺或Cl^-会占据目标化合物在材料表面上的吸附位点，从而降低萃取效率。根据这些结果，选择不加盐进行下一步实验。

实施例6：NiFe₂O₄@COF纳米复合材料吸附性能的评价

通过分析NiFe₂O₄@COF纳米复合材料的吸附等温线和反应动力学，评估了其六种EDs的吸附剂的吸附特性。如图6A所示，随着EDs浓度从0增加至40mg/L，六种EDs在NiFe₂O₄@COF纳米复合材料的吸附量一直在不断的增加，直到其浓度为50mg/L到达平衡。因此，NiFe₂O₄@COF纳米复合材料的最大吸附容量(Qs)分别为BFDGE·2H₂O，38.3mg/g；BPF，45.1mg/g；E3，47.1mg/g；BPE，56.1mg g；EE2，74.8mg/g和BPA，88.1mg/g。而且，六种EDs的Qs值随其log K_ow值的增加而增加，相关系数为0.8952(表1)。得到以上结果可能的原因为：范德华力和COF层与EDs的苯基之间的强π-π共轭作用有助于NiFe₂O₄@COF纳米复合材料对EDs的高效吸附。在有机分子与吸附剂之间的各种相互作用中，羟基，π络合和H键在萃取中起着重要作用。EDs的非极性随着log K_ow值的降低而增加，水溶液与NiFe₂O₄@COF纳米复合材料同时竞争对有机物的萃取作用。EDs的极性越高，其亲水性越强，从而导致Qs值降低。此外，NiFe₂O₄@COF纳米复合材料中的六种EDs吸附量在0-40分钟迅速增加，然后从40分钟逐渐增加到60分钟，最后在60分钟内几乎保持不变(图6B)。EDs快速的吸附动力学可能归因于此类纳米材料的大比表面积和高孔隙率尺寸。总而言之，NiFe₂O₄@COF纳米复合材料的这些有利特性有助于其作为一种高效吸附剂在MNER-EM程序中的应用。

表1六种EDs的物理化学性质

实施例7：MNER-EM/HPLC-FLD方法性能的评价

为评价该方法的分析性能，在上述最佳条件下，严格研究了一系列分析参数，包括线性范围(LR)，回归方程，决定系数(R²)，检测限(LODs)，定量限(LOQs)，富集因子(EFs)和相对标准偏差(RSD)。如表2所示，对于BFDGE·2H₂O、BPF、BPE和BPAP，LR分别为0.1-200μg L^-1，对于E3和EE2，LR分别为0.5-200μg L^-1。六种EDs的R²值均高于0.9991。LOD和LOQ分别为0.019-0.096μg L^-1(S/N＝3)和0.063-0.316μg L^-1(S/N＝10)。六种EDs的EF值在45.3-49.6。日内和日间RSD(n＝6)分别为3.11-5.18％和3.53-5.73％。这些数据表明，该方法具有较宽的测定范围，较高的灵敏度和精密度，从而满足了复杂基质中EDs痕量检测的要求。

表2 MNER-EM/HPLC-FLD联用技术分析性能评价

实施例7：实际样品的分析

自来水样品采集自温州医科大学(中国温州瓯海)；河流水取自温瑞塘河(浙江温州瓯海)；桶装水购自温州茶山食品有限公司(中国温州瓯海)；饮料购自温州嘉惠超市(中国温州瓯海)；所有采集的样品均用0.45-μm的滤膜过滤备用。

温州医科大学附属第一医院临床实验室捐赠了尿液样本(男性，女性和孕妇)和血清样本(男性，女性，孕妇，男孩和女孩)。本研究方案经温州医科大学伦理委员会批准。用0.22μm PTFE膜过滤尿液样品，分析前保存于4℃冰箱。血清样品在使用前应储存在-20℃。在进行MNER-EM程序之前，首先将血清在室温下解冻，然后采用在冰箱放置一段时间的低温甲醇稀释4倍，最后以5,000rpm离心30min以沉淀蛋白质。通过0.22-μm膜过滤上清液，并在温和的氮气流下将所得溶液蒸发至1.0mL，用于后续的MNER-EM程序。

为了评估新建立的联用技术MNER-EM的适用性，对三种基质(水，饮料和人体液)进行了预浓缩/萃取，然后联用HPLC/FLD进行分析。收集的实际样本包括水(自来水，桶装水和河水)，饮料以及人体液体(孕妇尿液，男性尿液，女性尿液；男性血清，女性血清，孕妇血清，男孩血清和女孩血清)。如表3所视，在自来水，桶装水，河水和男性血清样品中均未检测到EDs。饮料样品中检出的BPF和BPE浓度分别为0.13μg L^-1(RSD，1.6％)和0.11μg L^-1(1.3％)。孕妇尿液样品中E3的浓度为0.90μg L^-1(2.2％)；男性尿液样本中EE2的浓度为0.22μg L^-1(4.2％)；女性尿液样品中E3的浓度为0.69μg L^-1(2.2％)；女性血清样品中E3和BPE的浓度分别为0.53μg L^-1(4.9％)和0.11μg L^-1(3.1％)。孕妇血清样品中E3的浓度为0.61μg L^-1(3.7％)；男孩血清样品中BPF和BPE的浓度分别为0.21μg L^-1(3.9％)和0.17μgL^-1(2.4％)。女孩血清样品中E3的浓度为0.11μg L^-1(2.7％)。为了评估该方法的基质效应，所有实际样品均添加低、中和高浓度(1.0、10.0和50.0μg L^-1)进行EDs的加标回收率实验。图7显示了空白和加标水中以及饮料(图7A)，人体尿样(图7B)和人体血清样品(图7C)中六种EDs的典型色谱图。实际样品中EDs的ER和RSD分别在83.4-106.2％和1.1-6.8％的范围内。这些数据表明，新开发的MNER-EM/HPLC-FLD方法可靠灵敏、高效绿色，非常适用于测定液体基质中的痕量EDs的残留量。

表3 MNER-EM/HPLC-FLD方法检测实际样品中的六种EDs

实施例8：MNER-EM/HPLC-FLD方法与其他方法的比较

表4 MNER-EM/HPLC-FLD方法与以前报道的方法的比较

本文采用新建立的MNER-EM/HPLC-FLD联用方法测定液体基质中的痕量EDs的残留量，并从吸附剂类型，萃取时间，LODs和吸附剂的用量等方面与MSPE、经典SPE等方法进行比较。如表4所示，该方法在以下方面具有优势：(1)无机酸与碱金属盐(Na₂CO₃和N_aH₂PO₄)的反应可产生CO₂迅速分散萃取剂，从而避免了传统有机分散溶剂的使用(甲醇，乙腈，丙酮等)；(2)NiFe₂O₄@COF纳米复合材料作为吸附剂/萃取剂，在低剂量(仅10mg)的条件下，对于六种EDs可以提供令人满意的ER(83.4-106.2％)和低LODs(0.019-0.096μg L^-1)；(3)NiFe₂O₄@COF纳米复合材料可以通过外部磁体快速分离，避免了传统的繁琐费时的离心步骤；(4)达到萃取平衡的时间非常短(<5分钟)，这应该是该方法重复性好的原因之一。此外，昂贵的仪器，危险的氯化萃取溶剂和复杂的操作在该方法中未涉及，但是在常规的分散微萃取程序中是必需的，绿色溶剂和可回收的磁性纳米材料使该方法更加经济环保。综上所述，基于NiFe₂O₄@COF的MNER-EM/HPLC-FLD方法快速，高效，绿色、经济，因此在常规监测复杂液体基质中的EDs类污染物方面显示出广阔的应用前景。

本发明提出了一种基于新型的磁性共价有机骨架纳米复合材料(NiFe₂O₄@COFs)-磁泡腾反应增强微萃取联用技术用于检测内分泌干扰物的方法。通过简单的室温超声反应方法合成了核壳结构的NiFe₂O₄@COF纳米复合材料。与Fe₃S₄@CO和Fe₃O₄@COF相比，NiFe₂O₄@COF纳米复合材料具有更好的核-壳结构形态，均匀的孔径，更高的热稳定性以及更大的比表面积，从而大大提高了萃取效率。NiFe₂O₄@COF纳米复合材料对于六种EDs的最大吸附容量(Qs)在38.3-88.1mg/g的范围内，随着log K_ow值的增加而增加，相关系数为0.8952。范德华力和COF壳层与EDs苯基之间的强π-π共轭作用有助于对有机物的高效吸附。基于NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料的泡腾片，和新开发的MNER-EM/HPLC-FLD方法将快速分散和高效的提取结合到同一个步骤中，从而减少了预处理时间，并使分析过程更加环保。此外，该方法具有较高的精密度和重复性，较低的检出限和较高的回收率。总之，该联用技术高效，灵敏，经济，绿色，因此在常规监测液体基质中痕量EDs方面具有重要的应用价值。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种磁性纳米复合材料，其特征在于：该材料以NiFe₂O₄磁性纳米粒子为内核，其外复合形成共价有机骨架聚合物，记为NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料。

2.一种磁泡腾片，其特征在于：该磁泡腾片由将权利要求1所述的NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料与泡腾前体混合并压片形成。

3.根据权利要求2所述的磁泡腾片，其特征在于：泡腾前体与NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料的质量比约为：452：5～15。

4.一种如权利要求1所述的磁性纳米复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)制备NiFe₂O₄磁性纳米粒子；

(2)以NiFe₂O₄磁性纳米粒子、1,3,5-三(4-氨基苯基)苯和对苯二甲醛为原料，且其投料的物质的量之比为3：2：1，溶解在30-60mL的二甲基亚砜中超声5min，再加入1-5mL乙酸催化剂，然后恒温孵育0.5-3h，所得黄绿色固体用磁铁分离，依次用四氢呋喃和甲醇分别洗涤三次，所得固体真空干燥，待样品冷却至室温后研磨并称量，最终标记为NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)为：

(1.1)分别将一定量的FeCl₃·6H₂O和NiCl₂·6H₂O以投料的物质的量之比为1：1～10溶于30-60mL水中，以10-25min磁力搅拌使其完全溶解，然后将其混合溶液转移到不锈钢高温高压反应釜中的聚四氯乙烯内胆中，并将其放置在恒温鼓风干燥箱中，温度设定为160-180℃，反应时间为9-16h；

(1.2)待反应结束后，冷却至室温，用磁铁收集固体反应物，依次用超纯水、乙醇分别洗涤三次后，真空干燥，待所得固体冷却至室温后研磨并称量，最终标记为NiFe₂O₄磁性纳米粒子。

6.一种磁泡腾增强微萃取方法，其特征在于该方法以权利要求2所述磁泡腾片代替传统的反应增强微萃取方法的泡腾片，NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料作为独立的吸附剂，该NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料的COFs外层提供更大的表面积和更多的活性位点。

7.一种基于权利要求6所述的磁泡腾增强微萃取方法用于检测内分泌干扰物的应用，其特征在于包括以下步骤：

(a)将5.0mL的样品置于水浴加热30℃；

(b)将所述的磁泡腾片放入试管中，由于酸碱反应所产生的CO₂气体不断从下往上升，且反应时间短暂，3min内完全反应，反应过程中产生的CO₂气体将NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料均匀的分散在水样中，同时也是发生NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料萃取六种内分泌干扰物的过程；

(c)外加磁场回收吸附了内分泌干扰物的NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料；

(d)吸附了内分泌干扰物的NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料，用1000μL的乙腈洗脱待测物，然后用磁铁分离NiFe₂O₄@COF磁性纳米复合材料和含有待测物的乙腈洗脱液，再用0.22-μm滤膜过滤；最后氮气吹干后，置入HPLC-FLD系统进样。

8.一种如权利要求6所述的磁泡腾增强微萃取方法用于检测自来水、桶装水和河水中内分泌干扰物的方法。

9.一种如权利要求6所述的磁泡腾增强微萃取方法用于检测人体尿样中内分泌干扰物的方法。

10.一种如权利要求6所述的磁泡腾增强微萃取方法用于检测人体血清中内分泌干扰物的方法。

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