基于双增强CNTs-PAN@UiO-66-NH2纳米纤维膜的耐用移液枪头固相萃取技术用于多氯联苯的快速检测

为解决多氯联苯（PCBs）因高亲脂性和极低浓度导致的检测难题，研究人员开发了一种基于羧基化碳纳米管（COOH-CNTs）和聚丙烯腈（PAN）@UiO-66-NH2双增强纳米纤维膜（CNTs-PAN@UiO-66-NH2）的耐用移液枪头固相萃取（PT-SPE）技术。该技术通过优化参数，在17分钟内完成水样和食品中5种PCBs的快速提取，检测限低至0.008–0.241 μg?L?1，并利用密度泛函理论（DFT）证实卤键作用对高提取效率的关键贡献。该方法兼具快速、高灵敏度和可重复性，为环境与食品安全监测提供了新工具。

　　

多氯联苯（PCBs）作为《斯德哥尔摩公约》管控的持久性有机污染物，曾因低成本、化学稳定性和阻燃性被广泛用于工业领域，但其对水生生物和人类的肝毒性、神经毒性等健康风险已引发全球关注。然而，PCBs在环境和食品中的痕量存在（通常低于仪器直接检测限）以及复杂的基质干扰，使得传统分析方法面临巨大挑战。现有固相萃取（SPE）技术虽能富集目标物，但存在吸附剂泄漏、高压差和效率不足等问题。

为解决上述问题，兰州大学的研究团队创新性地将电纺丝技术与功能材料结合，开发了一种基于双增强纳米纤维膜（CNTs-PAN@UiO-66-NH₂ NFM）的移液枪头固相萃取（PT-SPE）方法。该研究通过引入羧基化碳纳米管（COOH-CNTs）增强机械强度，并利用金属有机框架材料UiO-66-NH₂提供丰富吸附位点，成功实现了水样和食品中5种PCBs的17分钟快速提取，检测限低至亚微克每升级别。相关成果发表于《Separation and Purification Technology》，为环境与食品安全监测提供了高效、低成本的新方案。

关键技术包括：（1）电纺丝制备CNTs-PAN@UiO-66-NH₂纳米纤维膜；（2）PT-SPE装置设计与参数优化；（3）高效液相色谱-紫外检测（HPLC-UV）分析；（4）密度泛函理论（DFT）计算吸附机制。实际样本涵盖黄河水、自来水和食用油。

材料设计
通过DFT计算证实，CNTs的π-π共轭与UiO-66-NH₂的卤键协同作用显著提升PCBs吸附能力，吸附能达-25.6至-29.8 kJ/mol。

方法优化
优化后的PT-SPE条件使用10 mg NFM、2 mL正己烷洗脱，回收率达82.3%-108.4%，RSD<8.2%，较传统SPE时间缩短80%。

实际应用
在加标食用油中检出限低至0.027 μg?L^?1，且NFM重复使用10次后效率仅下降4.7%，证实其耐用性。

该研究不仅提供了一种PCBs检测的高效方法，更通过材料-装置-机理的全链条创新，为其他痕量污染物的快速检测提供了范式。特别是DFT理论指导的材料设计策略，突破了传统吸附剂开发的试错局限。研究者特别指出，该方法在基层监测场景中具有显著的成本优势，单个PT-SPE耗材成本不足2元，且无需复杂设备支持。未来可通过扩展MOFs类型进一步优化对特定PCBs同系物的选择性。