一种染料功能化磁性纳米材料的制备方法及其荧光传感与磁分离TNT的应用技术

本发明专利技术公开了一种染料功能化磁性纳米材料的制备方法及其荧光传感与磁分离TNT的应用，其特征在于：首先以油酸铁配合物与油胺在油酸中反应获得油酸包覆的四氧化三铁纳米材料；再将油酸包覆的四氧化三铁纳米材料分散在2-磷酸乙胺的乙醚溶液中完成配体交换，获得2-磷酸乙胺包覆的四氧化三铁纳米材料；最后再与荧光素异氰酸酯反应即得目标产物。本发明专利技术的染料功能化磁性纳米材料能够传感并去除污染水样中的痕量TNT，且具有再生性。

【技术实现步骤摘要】
一种染料功能化磁性纳米材料的制备方法及其荧光传感与磁分离TNT的应用
本专利技术属于纳米材料制备
，涉及一种可再生荧光传感与磁分离TNT高爆物的纳米材料的制备方法。
技术介绍
由于TNT的生物持久性、毒性与诱变性，TNT对土壤、大气与地下水的污染成为一个公共话题。报道表明：人或动物过长时间暴露在TNT氛围中，将对神经系统、肾、肝脏与其它组织产生严重损伤；此外，其还有其它的毒副作用包括白细胞增多、末梢神经炎、心脏失律与膀胱肿瘤等。因此，发展高灵敏方法以选择性传感与去除TNT显得尤为重要。目前，对TNT的分析主要聚焦于发展高灵敏的传感方法，了解TNT污染水中的TNT的具体浓度；或者发展富集材料，去除污染样品中的TNT。其中，荧光共振能量转移或电荷转移猝灭方法可传感样品中TNT至亚纳摩级。而TNT富集材料主要包括纳米材料与分子印迹聚合物等。纳米材料因其比表面较大，具有很强的吸附能力，但其吸附没有选择性且吸附容量较小；TNT印迹聚合物对TNT具有很好的选择性吸附能力，但大部分的“印迹穴”位于聚合物内部，质量迁移能力弱，而且印迹聚合物的制备比较难于控制，这限制了该方法的应用范围。因此，如何能简单、低成本地实现对于污染水中TNT的传感与富集，仍然是功能纳米材料的制备
的一大难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种染料功能化磁性纳米材料的制备方法及其在荧光传感与磁分离TNT中的应用；本专利技术的另一目的是实现染料功能化磁性纳米材料在荧光传感与磁分离TNT后的再生。本专利技术解决技术问题，采用如下技术方案：本专利技术染料功能化磁性纳米材料的制备方法，其特点在于按如下步骤进行：(1)称取3～6毫摩油酸铁配合物与20～40毫升油胺加入到烧瓶中，再加入5～15毫升油酸并加热到120℃，搅拌至油酸铁配合物溶解，得混合溶液；(2)将所述混合溶液升温到200℃，充氮脱水并恒温2小时后，继续升温到300～320℃，并恒温2小时；(3)自然冷却至室温，过滤得沉淀物，然后依次用去离子水和无水乙醇洗涤所得沉淀物；(4)将沉淀物置于真空干燥箱中以40～60℃的温度干燥6小时，获得油酸包覆的四氧化三铁纳米材料；(5)将2-磷酸乙胺溶解在无水乙醚中获得质量浓度为4～5％的2-磷酸乙胺的乙醚溶液，将所述油酸包覆的四氧化三铁纳米材料分散在所述2-磷酸乙胺的乙醚溶液中，超声下完成配体交换，然后通过磁分离，获得2-磷酸乙胺包覆的四氧化三铁纳米材料；(6)将荧光素异氰酸酯溶解在无水乙醇中获得荧光素异氰酸酯的乙醇溶液；将所述2-磷酸乙胺包覆的四氧化三铁纳米材料分散在无水乙醇中，再逐滴加入所述荧光素异氰酸酯的乙醇溶液，室温氮气下机械搅拌12小时，然后通过磁铁分离，所得固体产物依次用去离子水和无水乙醇洗涤后，即得染料功能化磁性纳米材料；所述2-磷酸乙胺包覆的四氧化三铁纳米材料与所述荧光素异氰酸酯的质量比为100:1。上述制备方法所使用的油酸铁配合物可按如下方法制备获得：由FeCl3·6H2O与油酸钠为原料制备油酸铁配合物。简单地，将5.4克FeCl3·6H2O与18.25g油酸钠溶解在40毫升乙醇、30毫升二次蒸馏水与70毫升己烷组成的混合溶液中，将溶液加热至70℃并保持4小时，反应结束后，将含油酸铁配合物的有机层用二次蒸馏水洗涤3次，再将己烷蒸出后即得到蜡状油酸铁配合物。本专利技术所制备的染料功能化磁性纳米材料形貌呈球状，结构均一，单分散，直径约8～10纳米，具有超磁性能并可耦合荧光染料。上述方法制备的染料功能化磁性纳米材料可用于荧光传感与磁分离TNT。由于TNT上三个硝基是强吸电子基团，使得TNT的苯环相对缺电而带正电荷，TNT缺电的苯环容易与含孤电子对分子如胺等发生酸-碱配对作用形成Meisenheimer配合物，该配合物的吸收峰位于516纳米左右。在使用时，将染料功能化磁性纳米材料作为探针分散在含TNT的水溶液中，TNT通过Meisenheimer配合物的形成结合在纳米Fe3O4的表面，通过荧光共振能量转移方式猝灭荧光素的荧光，从而达到TNT传感的目的；由于纳米Fe3O4的磁响应特性，在外加磁场作用下，可将以Meisenheimer配合物的形式结合在纳米Fe3O4上的TNT从溶液中分离；TNT与含胺化合物的结合是一种可逆作用，将结合了TNT的Fe3O4纳米粒子分散在高含胺溶液中，TNT将转移到溶液中，使Fe3O4纳米粒子得到再生。在本专利技术的染料功能化磁性纳米材料完成TNT的荧光传感与磁分离后，在外磁场作用下将吸附了TNT的纳米材料磁分离出来，然后浸泡在浓度为1.0M的乙二胺的水溶液中12小时，再次磁分离并用二次蒸馏水洗涤，使得染料功能化磁性纳米材料的荧光与富集性能得到恢复，实现其再生。与现有的TNT传感或富集材料相比，本专利技术具有如下的特点及优点：1、本专利技术的染料功能化磁性纳米材料能够传感污染水样中的痕量TNT：本专利技术的磁性纳米材料表面富含胺基，胺基能与TNT通过酸-碱配对作用结合，所形成的配合物的紫外-可见吸收位于516纳米，与荧光素的发射519纳米几乎重叠，因而可通过荧光共振能量转移方式传感水样中低至50纳米的TNT。2、本专利技术的染料功能化磁性纳米材料可以富集并去除水中TNT：由于本专利技术纳米材料的胺基与TNT间的酸-碱配对作用，水样品中TNT很容易结合在磁性纳米粒子的表面，通过外加磁场的作用，可使TNT从水样品中分离出来。3、本专利技术的染料功能化磁性纳米材料具有可再生性：浸泡在含1.0M乙二胺的水溶液中12小时，磁分离并经二次水多次洗涤后，磁性纳米粒子的荧光与富集性能得到恢复。4、本专利技术的染料功能化磁性纳米材料的制备过程中使用的试剂均为常用试剂，成本低，并且反应条件易于实现，再生方法便捷。附图说明图1为实施例1所得染料功能化磁性纳米材料的表征图，其中左图为材料的TEM图，中间为材料的XRD图，右图为材料的磁化曲线；图2为实施例1所得染料功能化磁性纳米材料用于荧光传感，其中左图为TNT依赖性荧光光谱，右图为TNT浓度为1μmol时的荧光强度；图3为实施例1所得染料功能化磁性纳米材料再生性的测试，经过5轮实验后，荧光强度几乎保持不变。具体实施方式以下通过具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细完整的描述。以下的实施例是对本专利技术的进一步说明，而不限制本专利技术的范围。实施例1：本实施例按如下步骤制备染料功能化磁性纳米材料：(1)称取油酸铁配合物4.0毫摩与油胺20毫升到100毫升的烧瓶中，加入6毫升油酸并加热到120℃，搅拌至油酸铁配合物溶解，得混合溶液；(2)将混合溶液升温到200℃，充氮脱水并保持2小时后，将溶液继续升温到300℃，并保持2小时；(3)自然冷却至室温，过滤得沉淀物，然后依次用去离子水和无水乙醇洗涤3～5次；(4)将沉淀物置于真空干燥箱中以50℃的温度干燥6小时，获得油酸包覆的四氧化三铁纳米材料；(5)将2-磷酸乙胺溶解在无水乙醚中获得质量浓度为5％的2-磷酸乙胺的乙醚溶液，将油酸包覆的四氧化三铁纳米材料分散在2-磷酸乙胺的乙醚溶液中，超声下完成配体交换，然后通过磁分离，获得2-磷酸乙胺包覆的四氧化三铁纳米材料。(6)将1.0毫克荧光素异氰酸酯溶解在无水乙醇中获得荧光素异氰酸酯的乙醇溶液；将100毫克2-磷酸乙胺包覆的四氧化三铁纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种染料功能化磁性纳米材料的制备方法，其特征在于按如下步骤进行：(1)称取3～6毫摩油酸铁配合物与20～40毫升油胺加入到烧瓶中，再加入5～15毫升油酸并加热到120℃，搅拌至油酸铁配合物溶解，得混合溶液；(2)将所述混合溶液升温到200℃，充氮脱水并恒温2小时后，继续升温到300～320℃，并恒温2小时；(3)自然冷却至室温，过滤得沉淀物，然后依次用去离子水和无水乙醇洗涤所得沉淀物；(4)将沉淀物置于真空干燥箱中以40～60℃的温度干燥6小时，获得油酸包覆的四氧化三铁纳米材料；(5)将2‑磷酸乙胺溶解在无水乙醚中获得质量浓度为4～5％的2‑磷酸乙胺的乙醚溶液，将所述油酸包覆的四氧化三铁纳米材料分散在所述2‑磷酸乙胺的乙醚溶液中，超声下完成配体交换，然后通过磁分离，获得2‑磷酸乙胺包覆的四氧化三铁纳米材料；(6)将荧光素异氰酸酯溶解在无水乙醇中获得荧光素异氰酸酯的乙醇溶液；将所述2‑磷酸乙胺包覆的四氧化三铁纳米材料分散在无水乙醇中，再逐滴加入所述荧光素异氰酸酯的乙醇溶液，室温氮气下机械搅拌12小时，然后通过磁铁分离，所得固体产物依次用去离子水和无水乙醇洗涤后，即得染料功能化磁性纳米材料；所述2‑磷酸乙胺包覆的四氧化三铁纳米材料与所述荧光素异氰酸酯的质量比为100:1。...

【技术特征摘要】
1.一种染料功能化磁性纳米材料的制备方法，其特征在于按如下步骤进行：(1)称取3～6毫摩油酸铁配合物与20～40毫升油胺加入到烧瓶中，再加入5～15毫升油酸并加热到120℃，搅拌至油酸铁配合物溶解，得混合溶液；(2)将所述混合溶液升温到200℃，充氮脱水并恒温2小时后，继续升温到300～320℃，并恒温2小时；(3)自然冷却至室温，过滤得沉淀物，然后依次用去离子水和无水乙醇洗涤所得沉淀物；(4)将沉淀物置于真空干燥箱中以40～60℃的温度干燥6小时，获得油酸包覆的四氧化三铁纳米材料；(5)将2-磷酸乙胺溶解在无水乙醚中获得质量浓度为4～5％的2-磷酸乙胺的乙醚溶液，将所述油酸包覆的四氧化三铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹文生，王亚琴，
申请(专利权)人：安徽建筑大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34