新型COF-LU2/PPY复合薄膜微萃取装置的制备及其在BTEX检测中的应用研究

本研究针对环境水样中苯系物(BTEX)检测的灵敏度与选择性难题，通过循环伏安法(CV)原位电聚合策略，将新型共价有机框架(COF-LU2)与聚吡咯(PPY)复合于不锈钢网表面，开发出具有增强疏水性和π-π相互作用的薄膜微萃取(TFME)装置。该装置结合GC-FID技术，实现了2-10000 μg L-1 的宽线性范围、0.5-1.0 μg L-1 的低检测限，为环境污染物监测提供了高效低成本解决方案。

　　

在环境污染物监测领域，苯、甲苯、乙苯和二甲苯（统称BTEX）作为典型挥发性有机污染物，其高效检测面临吸附材料选择性不足、传统固相微萃取(SPME)装置传质效率低等挑战。共价有机框架(COFs)虽具有高孔隙率和可调结构，但单独使用时存在机械强度差、难以固定化等问题；而导电聚合物如聚吡咯(PPY)虽可通过电沉积成型，但吸附容量有限。如何整合两类材料的优势，开发兼具高吸附性能和操作稳定性的新型微萃取装置，成为环境分析化学的重要研究方向。

针对这一科学问题，来自伊朗洛雷斯坦大学的研究团队创新性地设计了一种基于酰胺键的新型COF材料——COF-LU2，其通过三甲基酰氯(TMC)与邻联甲苯胺(OT)缩合反应合成，结构中引入的甲基显著提升了材料疏水性。研究人员进一步采用循环伏安法(CV)将COF-LU2与PPY原位复合于不锈钢网基底，构建了COF-LU2/PPY薄膜微萃取(TFME)装置，并成功应用于环境水样中BTEX的高效检测，相关成果发表在《Analytica Chimica Acta》上。

关键技术方法包括：(1)通过FT-IR、NMR、XRD等表征确认COF-LU2结构；(2)采用CV电聚合技术（扫描范围±1 V，20循环）制备复合薄膜；(3)基于Box-Behnken设计优化TFME参数；(4)GC-FID分析结合响应面法建立检测方法；(5)通过SEM-EDX和BET分析揭示材料形貌与孔隙特征。

【材料表征】
通过¹
H-NMR中10.4 ppm处酰胺质子特征峰及FT-IR中1649 cm^-1
处C=O伸缩振动峰，证实了COF-LU2的成功合成。SEM显示PPY颗粒均匀分布在COF层间，BET分析表明复合后材料比表面积达380 m²
g^-1
，呈现IV型吸附等温线，兼具介孔特性。

【方法优化】
采用单因素实验确定甲醇为最佳解吸溶剂（1 min超声）。通过Box-Behnken设计建立二次多项式模型，优化得到最佳萃取条件：17 min萃取时间、369 rpm搅拌速率、1%盐浓度，模型R²
达0.99。

【分析性能】
该方法对BTEX的检测限为0.5-1.0 μg L^-1
，线性范围跨越4个数量级（2-10000 μg L^-1
），日内/日间精密度RSD分别低于5.0%和6.1%。实际水样加标回收率达89.2-103.8%，100次重复使用后性能衰减<5%。

【应用对比】
相较于文献报道的MOF-199/MONs-SPME（LOD 0.01-0.1 μg L^-1
）和PDMS-TFME（LOD 0.2-1.0 μg L^-1
），本方法在保持较低检测限的同时，线性范围更宽（较PDMS提升5倍），且因COF-LU2中甲基引入带来的疏水作用，对芳香族化合物展现出特异性吸附优势。

该研究首次实现了COF与导电聚合物的CV电聚合复合，开创性地将此类复合材料应用于TFME领域。COF-LU2/PPY薄膜通过π-π堆积和疏水作用的协同效应，显著提升了对BTEX的吸附容量。方法学上，CV技术相较于传统恒电位法，可通过调节扫描速率和循环次数精确控制薄膜厚度，为定制化微萃取装置开发提供新思路。从应用角度看，该TFME装置兼具设备简单（仅需常规电化学工作站）、成本低廉（不锈钢网基底）、稳定性好等优势，为环境水体中痕量有机污染物的现场监测提供了可靠工具。研究团队特别指出，该策略可拓展至其他COF/导电聚合物体系，为开发针对不同目标物的功能化微萃取装置开辟了道路。