全氟和多氟烷基化合物(PFASs)具有结构稳定、易生物富集、远距离迁移能力强、毒性高等特点，在环境体系中的微量存在也会对全球生态和人类健康构成潜在威胁，至今已在各类水体中被广泛检出。目前痕量PFASs分析常用的预富集方法固相萃取(SPE)技术具有耗时长、成本高、易受基质干扰等弊端，且对PFASs的选择性预富集性能不高。在基质复杂的样品中高效富集分析痕量PFASs仍是具有重要意义但不乏挑战的课题。纳米吸附材料的研制及在固相微萃取(SPME)中的应用为应对这一挑战提供了新思路；通过对纳米吸附剂的结构进行精细设计来实现多种作用力的协同，从而提高对复杂基质中目标污染物的选择性是一种可行的策略，但目前鲜见其用于选择性富集PFASs的报道。
近期，潘丙才教授课题组开发了一种基于MOFs材料MIL-101(Cr)的双官能化吸附剂，并通过SPME探针制备与分析方法的构建，实现了对水中痕量PFASs的高效富集与定量分析。MIL-101(Cr)具有可调的介孔笼结构，比表面积高、水热稳定性优异、有机骨架结构疏水，对PFASs吸附分离能力突出。为进一步提高其对PFASs的选择性，我们对MIL-101(Cr)进行了双官能化改性，在金属中心嫁接胺基，并在胺基上进一步键联氟烷基，从而使改性材料对目标PFASs分子具有尺寸排阻、疏水作用、静电吸引、氟-氟作用、氢键以及路易斯酸碱络合等多重作用力，实现了对PFASs优异的选择性吸附分离。该材料作为纤维涂层用于制备SPME探针，进而结合超高效液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)分析，实现了对多种PFASs的超灵敏检测，检测限可达0.004-0.12 ng L-1，且可重复利用性能突出，总体性能显著优于目前常用的商业SPME探针PDMS/PVD。该方法已成功应用于真实水样分析。这一研究通过高性能PFASs固相微萃取材料的理性设计，提供了一种在真实水样中高选择性富集分析痕量PFASs的新方法。
图1 双官能化MOFs-SPME探针用于水中PFASs分析的示意图
图2 (左) 所制探针电镜图及其富集性能; (右) 对不同PFASs及相关结构类似物的选择性
上述研究以“Dual-Functionalized MIL-101(Cr) for the Selective Enrichment and Ultrasensitive Analysis of Trace Per- and Poly-fluoroalkyl Substances”为题，即将发表于国际分析化学领域著名期刊Analytical Chemistry (https://doi.org/10.1021/ acs.analchem.1c01489)。课题组博士生贾玉倩为该论文第一作者，潘丙才教授为通讯作者，南京理工大学钱杰书教授为共同作者。本研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划纳米科技专项的资助。