多環芳香族炭化水素の固相抽出のための金ナノロッド内包モノリスの調製

Preparation of gold nanorod-incorporated monolith for solid phase extraction of polycyclic aromatic hydrocarbons.

• Xue Zhang
• Yan-Feng Shen
• Xin-Xin Li
• Jin-Rong Yang
• Zhao-Sheng Liu
• Yan-Ping Huang

抄録

金ナノロッド(AuNR)をドープした有機無機ハイブリッドモノリシックカラムを調製し、多環芳香族炭化水素(PAH)の固相抽出(SPE)の評価を行った。1-ヘキシル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩と深層共晶溶媒(DES)からなる二元系グリーンポーゲン系におけるAuNRの優れた分散性をエネルギー分散分析(EDS)により確認した。得られたAuNR(70-90nm)の粒径を透過型電子顕微鏡(TEM)で詳細に調べた。過硫酸アンモニウム(APS)とテトラメチルエチレンジアミン(TEMED)を含む酸化還元系を用いて、4℃で原位置重合を開始し、ハイブリッドモノリスを調製した。このハイブリッドモノリスのメソポーラス構造は、走査型電子顕微鏡(SEM)及び窒素吸着法により確認された。開発した方法は、濃縮係数(EF)が150〜292倍であり、廃水試料中の10種類のPAHの定量に適用することに成功した。その結果、検出限界（LOD）は0.02～0.10μgL、相対標準偏差（RSD）は1.5～4.2%であり、回収率は84.9～99.5%であった。得られた校正関数の相関係数(R)は、目的化合物に対して0.9991と良好であった。また、AuNRを含まないモノリスと比較して、AuNRを組み込んだモノリスの抽出効率は2倍以上高いことがわかった。これらの結果から、AuNRをドーピングすることは、PAHの分離能が良好なハイブリッドモノリシックカラムを得るための有効なアプローチであることが示された。グラフィカルアブストラクト

An organic-inorganic hybrid monolithic column doped with gold nanorods (AuNRs) was prepared and evaluated for solid phase extraction (SPE) of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Excellent dispersibility of AuNRs in binary green porogen system consisting of 1-hexyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate and deep eutectic solvents (DESs) was confirmed by energy dispersive spectrometry (EDS). The particle size of the resulting AuNRs (70-90 nm) was thoroughly examined by a transmission electron microscopy (TEM). The redox system including ammonium persulfate (APS) and tetramethylethylenediamine (TEMED) was used to initiate in situ polymerization at 4 °C to prepare the hybrid monolith. The mesoporous structure of the AuNR hybrid monoliths was confirmed by scanning electron microscopy (SEM) and nitrogen adsorption. With enrichment factors (EFs) of 150- to 292-fold, the developed method was successfully applied to the determination of 10 PAHs in wastewater samples. The recoveries at a spiked level were in the range 84.9 to 99.5% with limit of detections (LODs) and relative standard deviations (RSDs) ranging from 0.02 to 0.10 μg L and 1.5 to 4.2%, respectively. The correlation coefficients (R) for the calibration function obtained were better 0.9991 for the target compounds. Compared to the AuNR-free monolith, the extraction efficiency of the AuNR-incorporated monolith is more than two times higher. The results indicated that the doping of AuNRs is an effective approach to obtain the hybrid monolithic column with good separation ability for PAHs. Graphical abstract.