尿素修饰金属有机框架(MIL-101(Fe)-Urea)高效选择性固相萃取水样中氯硝西泮的HPLC分析方法研究

本研究针对水体中苯二氮卓类镇静剂氯硝西泮(CZP)污染难题，开发了基于尿素修饰金属有机框架(MIL-101(Fe)-Urea)的新型固相萃取(SPE)技术。通过后合成修饰策略构建的吸附剂对CZP表现出94.9-99.0%的回收率和0.030 μg L-1的检测限，为环境水体药物污染物监测提供了高效灵敏的分析方案。

　　

随着精神类药物在医疗领域的广泛应用，氯硝西泮(CZP)等苯二氮卓类药物(Benzodiazepines, BZDs)通过生活污水和医疗废水持续进入水环境。这类药物在ng/L至μg/L浓度水平即可引发头痛、肾功能损伤等人体健康风险，并干扰水生生物内分泌系统。传统水处理工艺难以有效去除这类微量污染物，开发高灵敏度检测技术成为环境分析领域的迫切需求。

伊朗锡斯坦-俾路支斯坦大学联合萨布勒大学的研究团队在《Scientific Reports》发表研究，通过后合成修饰(PSM)技术将尿素基团引入MIL-101(Fe)-NH₂骨架，构建了新型吸附剂MIL-101(Fe)-Urea。该材料通过氢键作用和静电吸附可特异性捕获水样中的CZP分子，结合高效液相色谱(HPLC/DAD)分析，建立了灵敏度较现有方法提升10倍的检测体系。

研究采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(PXRD)和扫描电镜(SEM)表征材料结构，通过BET比表面积分析评估孔隙特性。优化后的固相萃取条件包括：pH 6.5、10 mg吸附剂用量、1 mL甲醇洗脱。实际水样检测中，该方法在20-1500 μg L^-1范围内呈现优异线性(R²=0.997)，且吸附剂可重复使用8次以上。

材料表征与吸附机理
PXRD证实尿素修饰后材料保持晶体结构，FTIR在1636 cm^-1出现酰胺特征峰，证实尿素基团成功嫁接。SEM显示430 nm的八面体形貌，EDX元素分布图验证C、O、N、Fe均匀分布。吸附实验表明，在等电点(pI=7.2)以下时，质子化的尿素基团与CZP硝基形成强氢键，同时Fe(III)位点参与配位作用。

方法优化与验证
参数优化实验揭示：pH 6.5时静电吸附最强，10 min超声提取即可达平衡。甲醇洗脱效率显著高于乙腈(94.9% vs 82.3%)，250 mL水样可实现最佳富集效果。方法验证显示日内精密度(RSD 1.4%)优于欧盟水质标准要求，对自来水、井水和污水三种基质的加标回收率均>94%。

实际应用与对比
与文献报道的Fe₃O₄/SiO₂纳米颗粒(RSD 2.73%)和分散液液微萃取(LOD 60 μg L^-1)相比，本方法将检测灵敏度提升2000倍。环境友好性评估显示，仅需1 mL有机溶剂即可完成分析，较传统SPE减少90%溶剂消耗。

该研究首次将尿素功能化MOF应用于药物污染物萃取，其高选择性和稳定性为复杂基质中痕量药物监测提供了新思路。所建立的方法已成功用于伊朗萨布勒地区水体检测，为发展中国家开展药物环境污染调查提供了技术范本。材料设计策略可拓展至其他含硝基/羰基污染物的吸附去除，在环境修复领域具有广阔应用前景。