介孔膦酸钼材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术适用于介孔材料技术领域，公开了介孔膦酸钼材料及其制备方法和应用，其中，介孔膦酸钼材料的制备方法包括：将十六烷基三甲基溴化铵溶于去离子水中，加入乙二胺四亚甲基膦酸和氢氧化钠并水浴加热得到第一溶液；将钼酸铵溶于去离子水中，加入第一溶液并水浴加热得到第二溶液；将第二溶液进行陈化、漂洗、干燥得到第一粉末；将第一粉末与盐酸、无水乙醇混合并进行水浴得到第三溶液，干燥得到第二粉末；将第二粉末加入含有氯铂酸或氯铂酸盐的第一乙醇混合液中，加入溶解有硼氢化钠的第二乙醇混合液，干燥得到第三粉末；将第三粉末煅烧制得负载有铂的介孔膦酸钼材料。本发明专利技术制得的介孔膦酸钼材料表面呈电负性且负载铂，具有优异的抗干扰能力。

Mesoporous molybdenum phosphonate materials and their preparation methods and Applications

The invention is applicable to the technical field of mesoporous materials, and discloses the preparation method and application of the mesoporous molybdenum phosphonate material. The preparation method of the mesoporous molybdenum phosphonate material includes: dissolving cetyltrimethylammonium bromide in deionized water, adding ethylenediamine tetramethylene phosphonic acid and sodium hydroxide and heating in water bath to obtain the first solution; dissolving ammonium molybdate in deionized water and adding the first solution. The solution is heated in water bath to obtain the second solution; the second solution is aged, rinsed and dried to obtain the first powder; the first powder is mixed with hydrochloric acid and anhydrous ethanol to obtain the third solution and dried to obtain the second powder; the second powder is added to the first ethanol mixture containing chloroplatinic acid or chloroplatinum salt, and the second ethanol mixture containing sodium borohydride is added. The third powder was obtained by drying and the platinum-loaded mesoporous molybdenum phosphonate material was prepared by calcining the third powder. The prepared mesoporous molybdenum phosphonate material has electronegative surface and platinum loading, and has excellent anti-interference ability.

【技术实现步骤摘要】
介孔膦酸钼材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及介孔材料
，尤其涉及介孔膦酸钼材料及其制备方法和应用。
技术介绍
介孔材料是指孔道直径在2纳米到50纳米之间的纳米多孔材料，其由于具有非常高的孔容量和比表面积、较高的热稳定性和水热稳定性、易于调变的规整纳米孔(如孔径、维数等)、丰富而易于设计的表面基团以及可调控的宏观形貌(如膜、纤维、球等)，故而在大分子分离、生物传感器、催化、吸附、微电子、光学以及制备新型纳米材料等领域具有较好的应用前景。膦酸盐是一类有机-无机杂合材料，它具有骨架元素种类多，孔道或笼型结构等特点，广泛应用于催化、吸附、生物传感器和离子交换等领域。目前，关于介孔材料的制备方法，以采用硬模板法为主，硬模板法是以含具有固定刚性骨架的多孔材料为模板，在硬模板剂的孔道填充客体前驱体，经过原位转化而获得反相复制结构，合成纳米材料的一种方法。在合成过程中前驱体是在硬模板的限制性空间中组装与生长的，由于刚性孔道的限制作用，前驱体可以在相对较高的温度下生长结晶。现有技术中，介孔材料常用的硬模板法制备方式为：以介孔氧化硅、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物F127、SBA-15等为硬模板剂，等材料固化后通过相关的试剂腐蚀去除掉硬模板剂，从而得到具有介孔结构的材料。然而，这种方法在具体应用仍存在以下缺陷：在去除硬模板剂的时候往往会由于去除不彻底、有残留从而对材料的性能带来一定的负面影响，硬模板剂去除的不彻底同时也会对形成的介孔材料造成一定的污染和伤害。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种介孔膦酸钼材料的制备方法，其旨在解决现有技术中制备具有介孔结构的材料时由于去除硬模板剂残留量多而影响材料性能的技术问题。为达到上述目的，本专利技术提供的方案是：介孔膦酸钼材料的制备方法，包括如下步骤：第一溶液制备步骤，将十六烷基三甲基溴化铵溶于去离子水中，然后加入乙二胺四亚甲基膦酸和氢氧化钠并水浴加热得到第一溶液；第二溶液制备步骤，将钼酸铵加入去离子水中并搅拌溶解，然后加入所述第一溶液并水浴加热得到第二溶液；第一粉末制备步骤，将所述第二溶液进行陈化，并用去离子水进行漂洗，然后烘烤干燥得到第一粉末；第二粉末制备步骤，将所述第一粉末与盐酸、无水乙醇混合并进行水浴加热得到第三溶液，将所述第三溶液的PH值调节至中性，然后烘干干燥，得到第二粉末；第三粉末制备步骤，将所述第二粉末加入含有氯铂酸或氯铂酸盐的第一乙醇混合液中并浸泡得到第三溶液，然后将溶解有硼氢化钠的第二乙醇混合液加入所述第三溶液中，搅拌然后烘烤干燥得到第三粉末；煅烧步骤，将所述第三粉末在惰性气体的保护下煅烧，从而制得负载有铂的介孔膦酸钼材料。可选地，所述煅烧步骤中，所述惰性气体为氮气或氩气；且/或，所述煅烧步骤中，所述煅烧持续的时间为0.1小时～200小时；且/或，所述煅烧步骤中，所述煅烧的温度为100℃～1200℃。可选地，所述煅烧步骤的实施方式为：将所述第三粉末置于管式炉的反应管中，向所述反应管中通入氮气或氩气，并使所述第三粉末在管式炉中煅烧5±1小时小时，且煅烧温度为400℃±100℃，从而制得负载有铂的所述介孔膦酸钼材料。可选地，所述第一溶液制备步骤的实施方式为：将0.005mol±0.003mol的十六烷基三甲基溴化铵溶于20mL±10mL的去离子水中，然后加入0.001mol±0.0005mol的乙二胺四亚甲基膦酸和0.008mol±0.004mol的氢氧化钠，并在45℃±10℃的温度中水浴加热30分±20分，从而制得所述第一溶液。可选地，所述第二溶液制备步骤的实施方式为：将0.048mol±0.012mol的钼酸铵放入5mL±1.5mL的去离子水中并搅拌溶解，然后加入所述第一溶液并在45℃±10℃的温度中水浴加热2小时±1小时，从而制得所述第二溶液。可选地，所述第一粉末制备步骤的实施方式为：将所述第二溶液放置在内部压力大于一个大气压的压力釜中，在120℃±40℃的温度中陈化24小时±10小时，用去离子水漂洗1～5次，然后放入烤箱中，在60℃±20℃的温度中烘烤干燥12小时±5小时，从而制得所述第一粉末。可选地，所述第二粉末制备步骤的实施方式为：将所述第一粉末与15mL±5mL的盐酸、15mL±5mL的无水乙醇混合并在60℃±20℃的温度中水浴加热6小时±2小时得到第三溶液，向所述第三溶液内加入氢氧化钠溶液以将所述第三溶液的PH值调节至中性，然后在60℃±20℃的温度中烘烤干燥12小时±5小时，从而制得所述第二粉末；且/或，所述第三粉末制备步骤的实施方式为：将3g±1g的所述第二粉末加入3mL±1mL且内含有0.019mol±0.005mol氯铂酸或氯铂酸盐的第一乙醇混合液中浸泡24小时±10小时得到所述第三溶液，然后将溶解有0.5mol±0.1mol硼氢化钠的第二乙醇混合液加入所述第三溶液中，搅拌2小时±1小时，然后在60℃±20℃的温度中烘烤干燥12小时±5小时，从而制得所述第三粉末。本专利技术的第二个目的在于提供一种介孔膦酸钼材料，其采用上述的介孔膦酸钼材料的制备方法制得。本专利技术的第三个目的在于提供一种上述的介孔膦酸钼材料的应用，具体地，所述介孔膦酸钼材料用于制备生物活性物质的载体。可选地，所述介孔膦酸钼材料用于制备生物传感器中用于识别目标待测物和提供反应场所的生物敏感层。本专利技术提供的介孔膦酸钼材料及其制备方法和应用，相比于现有采用硬模板法制备介孔材料，具有如下有益效果：1)使用十六烷基三甲基溴化铵这样的表面活性剂当软模板剂，这样，在去除模板剂的时候相对温和，不易对材料的孔结构产生影响，能够在最大程度上去除模板剂。在第二粉末制备步骤中用盐酸和无水乙醇去除模板剂，而且在后续的煅烧过程也相当于一个二次去除模板剂的环节，进一步减小了模板剂的残留量，这是现有硬模板法所不具备的。2)制备过程中采用的乙二胺四亚甲基膦酸，在提供磷源的同时也提供了碳源和氮源，相当于在膦酸钼的骨架中引入了C和N两种非金属元素，形成了有机-无机杂合多孔材料的骨架结构，有效改善了最终形成孔膦酸钼材料的导电性和稳定性。由此制成的介孔结构不仅有利于物质传输，还能提供一个高的比表面积，增加催化活性位点。且电负性差异的氮原子易于和碳原子形成协同效应，有利于氧化还原反应的快速进行，同时材料中的异质原子间的共价键结合，也一定程度提升了材料的稳定性。有机-无机杂合多孔材料的骨架结构是由有机基团与无机物键合形成的，其骨架中分布着有机官能团，这使得它可以在一定程度上进行人为调控。与此同时，结合了无机、有机组分的不同性质，使得杂合多孔材料在催化等方面表现出巨大的潜力。3)制备得的介孔膦酸钼材料为表面呈电负性且负载铂的介孔膦酸钼，具有优异的抗干扰能力，依靠本身的性质而不用添加抗干扰层，在抗干扰测试中能提高响应速率。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在本专利技术中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.介孔膦酸钼材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第一溶液制备步骤，将十六烷基三甲基溴化铵溶于去离子水中，然后加入乙二胺四亚甲基膦酸和氢氧化钠并水浴加热得到第一溶液；第二溶液制备步骤，将钼酸铵加入去离子水中并搅拌溶解，然后加入所述第一溶液并水浴加热得到第二溶液；第一粉末制备步骤，将所述第二溶液进行陈化，并用去离子水进行漂洗，然后烘烤干燥得到第一粉末；第二粉末制备步骤，将所述第一粉末与盐酸、无水乙醇混合并进行水浴加热得到第三溶液，将所述第三溶液的PH值调节至中性，然后烘干干燥，得到第二粉末；第三粉末制备步骤，将所述第二粉末加入含有氯铂酸或氯铂酸盐的第一乙醇混合液中并浸泡得到第三溶液，然后将溶解有硼氢化钠的第二乙醇混合液加入所述第三溶液中，搅拌然后烘烤干燥得到第三粉末；煅烧步骤，将所述第三粉末在惰性气体的保护下煅烧，从而制得负载有铂的介孔膦酸钼材料。

【技术特征摘要】
1.介孔膦酸钼材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第一溶液制备步骤，将十六烷基三甲基溴化铵溶于去离子水中，然后加入乙二胺四亚甲基膦酸和氢氧化钠并水浴加热得到第一溶液；第二溶液制备步骤，将钼酸铵加入去离子水中并搅拌溶解，然后加入所述第一溶液并水浴加热得到第二溶液；第一粉末制备步骤，将所述第二溶液进行陈化，并用去离子水进行漂洗，然后烘烤干燥得到第一粉末；第二粉末制备步骤，将所述第一粉末与盐酸、无水乙醇混合并进行水浴加热得到第三溶液，将所述第三溶液的PH值调节至中性，然后烘干干燥，得到第二粉末；第三粉末制备步骤，将所述第二粉末加入含有氯铂酸或氯铂酸盐的第一乙醇混合液中并浸泡得到第三溶液，然后将溶解有硼氢化钠的第二乙醇混合液加入所述第三溶液中，搅拌然后烘烤干燥得到第三粉末；煅烧步骤，将所述第三粉末在惰性气体的保护下煅烧，从而制得负载有铂的介孔膦酸钼材料。2.如权利要求1所述的介孔膦酸钼材料的制备方法，其特征在于，所述煅烧步骤中，所述惰性气体为氮气或氩气；且/或，所述煅烧步骤中，所述煅烧持续的时间为0.1小时～200小时；且/或，所述煅烧步骤中，所述煅烧的温度为100℃～1200℃。3.如权利要求2所述的介孔膦酸钼材料的制备方法，其特征在于，所述煅烧步骤的实施方式为：将所述第三粉末置于管式炉的反应管中，向所述反应管中通入氮气或氩气，并使所述第三粉末在管式炉中煅烧5小时±1小时，且煅烧温度为400℃±100℃，从而制得负载有铂的所述介孔膦酸钼材料。4.如权利要求1所述的介孔膦酸钼材料的制备方法，其特征在于，所述第一溶液制备步骤的实施方式为：将0.005mol±0.003mol的十六烷基三甲基溴化铵溶于20mL±10mL的去离子水中，然后加入0.001mol±0.0005mol的乙二胺四亚甲基膦酸和0.008mol±0.004mol的氢氧化钠，并在45℃±10℃的温度中水浴加热30分±20分，从而制得所述第一溶液。5.如权利要求1至4任一项所述的介孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海朋，王洽，杨琴珪，王荣颖，马翔裕，李娜，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44