Fe制造技术

本发明专利技术提供了一种基于Fe

Fe

【技术实现步骤摘要】
Fe3O4@PDA@MnO2核壳纳米颗粒的制备及对重金属离子的富集和电化学检测
本专利技术涉及一种重金属离子检测和去除的电化学方法，尤其涉及一种利用Fe3O4@PDA@MnO2磁性纳米复合材料构建电化学传感器对重金属离子进行检测的电化学方法和富集回收的方法。
技术介绍
重金属水体污染是一个十分严重的社会和环境问题。其中，重金属和含重金属矿石的开采、冶炼，用重金属或重金属化合物作原料的建筑材料、生活用品、化工原药的生产过程，都可产生含重金属元素的废水、废气和废渣，对环境造成污染。因此，如何科学有效解决重金属污染是世界各国以及广大的环保科研工作者研究关注的热点之一。目前，处理重金属离子的传统方法主要有离子交换，反渗透，电化学处理，化学沉淀，膜分离。许多重金属比较昂贵，如果将废水中的重金属作为一种资源来回收，不但解决了重金属的污染，而且还具有一定的经济效益。电化学法就可以满足这些要求处理重金属废水。目前检测重金属离子的电化学方法多采用石墨烯、多壁碳纳米管、金属纳米离子、金属氧化物等来修饰工作电极，然而基于上述这些材料合成复杂及成本高因而限制了它们的实际应用。为了提高传感器的性能和实际应用能力，因此，需要研究设计合成方法简单、低成本、具有高比表面积、良好导电性能的材料，来构建高灵敏电化学传感器，应用于检测重金属离子。
技术实现思路
为了解决现有方法检测回收重金属离子合成复杂及成本高的问题，本专利技术提供了一种基于Fe3O4@PDA@MnO2核壳磁性纳米复合材料构建电化学传感器，对重金属离子进行检测和回收。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种Fe3O4@PDA@MnO2核壳磁性纳米颗粒，其特征在于，制备方法包括如下步骤：1)将FeCl3·6H2O、Na3C6H5O7·2H2O和CH3COONa加至乙二醇溶液中溶解，搅拌条件下反应30min，然后将混合液转移至反应釜中，在180～220℃下反应7～9h，得到纳米Fe3O4颗粒；2)将步骤1)获得的纳米Fe3O4颗粒加至pH8～9的Tris-HCl缓冲液中超声分散处理5～10min，得到溶液A；将多巴胺盐酸盐加至pH8～9的Tris-HCl缓冲液中超声分散处理1～2min得到溶液B；混合溶液A和溶液B，在搅拌条件下反应10～13h，得到Fe3O4@PDA颗粒；3)将步骤3)获得的纳米Fe3O4@PDA颗粒加至酸性KMnO4溶液中，并在80℃下加热搅拌回流0.5～2h反应得到Fe3O4@PDA@MnO2颗粒。进一步的，一种基于Fe3O4@PDA@MnO2核壳磁性纳米颗粒的重金属离子富集方法，包括如下步骤：取Fe3O4@PDA@MnO2颗粒置于离心管中，向其中加入超纯水，超声10min，得到Fe3O4@PDA@MnO2悬浊液；用移液枪移取所述的Fe3O4@PDA@MnO2悬浊液，加入含重金属离子的样品溶液中，调节溶液pH，超声分散1～10min，得到HM-Fe3O4@PDA@MnO2。进一步的，一种基于Fe3O4@PDA@MnO2核壳磁性纳米颗粒的重金属离子富集方法，富集含铅溶液时，pH值为2.5～3.5。进一步的，一种基于Fe3O4@PDA@MnO2核壳磁性纳米颗粒的重金属离子电化学检测方法，包括如下步骤：通过磁性玻碳电极mGCE与材料之间的磁性作用，将所述的HM-Fe3O4@PDA@MnO2收集并转移到工作电极mGCE上，随后将其置于饱和甘汞作为参比电极，铂丝作为对电极的三电极体系中，对重金属离子进行电化学检测。进一步的，一种基于Fe3O4@PDA@MnO2核壳磁性纳米颗粒的重金属离子富集及电化学检测方法，所述重金属离子包括Pb、Cd、Cu中的一种或几种。进一步的，所述重金属检测的支持电解质为盐酸。进一步的，所述重金属检测的方法为差分脉冲伏安法。进一步的，检测重金属离子铅的方法具体如下，在pH为3.0的条件下，富集8min，随后利用差分脉冲伏安法进行检测，具体参数为：扫描范围是-0.9至-0.2V；振幅，脉冲宽度，采样宽度，脉冲周期和平衡时间分别为50mV，0.05s，0.0167、0.1s和10s。进一步的，所述的Fe3O4@PDA@MnO2核壳磁性纳米颗粒还可以用于锌离子的富集和电化学检测。相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：1、本专利技术通过简单、低成本的溶液路径制备了Fe3O4@PDA@MnO2磁性纳米复合材料，本材料具有大表面积、多的活性位点和高磁饱和值等优点；此外，将本材料富集到电极表面，可用于三电极体系中重金属离子的检测；2、本专利技术使用Fe3O4@PDA@MnO2磁性纳米复合材料可以大大提高对重金属离子的回收效率；3、本专利技术使用的Fe3O4@PDA@MnO2磁性纳米复合材料不具有特异性，可对重金属离子进行广谱的检测及回收。附图说明图1为Fe3O4@PDA和Fe3O4@PDA@MnO2纳米粒子的TEM图；图2为磁性玻碳电极和修饰了Pb(II)-Fe3O4@PDA@MnO2磁性纳米复合材料的差分脉冲伏安(DPV)曲线，溶液中铅离子浓度为20μg/L；图3为该电化学传感器标准曲线；图4为Fe3O4@PDA@MnO2样品的磁性测试；图5为不同支持电解质下的DPV曲线；图6为不同浓度支持电解质下的DPV曲线；图7为不同Fe3O4@PDA@MnO2的量对检测灵敏度的影响曲线；图8为不同修饰材料对Pb(II)的捕获能力的DPV曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。实施例1本实施例提供了一种利用Fe3O4@PDA@MnO2磁性纳米复合材料构建电化学传感器对铅离子进行检测和回收的方法，以磁性玻碳电极作为工作电极，将预富集后的Fe3O4@PDA@MnO2磁性纳米复合材料通过磁性转移在其表面，对铅离子进行检测。具体实施步骤如下：步骤一：Fe3O4@PDA@MnO2磁性纳米复合材料的制备：(1)将FeCl3·6H2O、Na3C6H5O7·2H2O和CH3COONa加至乙二醇溶液中并在超声条件下溶解，再在搅拌条件下反应30min得到前驱体溶液，然后将其转移至反应釜中，在180～220℃下反应7～9h得到纳米Fe3O4颗粒。(2)将获得的纳米Fe3O4颗粒加至pH8～9的Tris-HCl缓冲液中超声分散处理5～10min得到溶液A；将多巴胺盐酸盐加至pH8～9的Tris-HCl缓冲液中超声分散处理1～2min得到溶液B；混合溶液A和溶液B并在搅拌条件下反应10～13h得到Fe3O4@PDA颗粒；其中Fe3O4纳米颗粒与多巴胺盐酸盐的质量比为1:1。(3)将获得的纳米Fe3O4@PDA颗粒加至酸性KMnO4溶液中，并在80℃下加热搅拌回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Fe

【技术特征摘要】
1.一种Fe3O4@PDA@MnO2核壳磁性纳米颗粒，其特征在于，制备方法包括如下步骤：
1)将FeCl3·6H2O、Na3C6H5O7·2H2O和CH3COONa加至乙二醇溶液中溶解，搅拌条件下反应30min，然后将混合液转移至反应釜中，在180～220℃下反应7～9h，得到纳米Fe3O4颗粒；
2)将步骤1)获得的纳米Fe3O4颗粒加至pH8～9的Tris-HCl缓冲液中超声分散处理5～10min，得到溶液A；将多巴胺盐酸盐加至pH8～9的Tris-HCl缓冲液中超声分散处理1～2min得到溶液B；混合溶液A和溶液B，在搅拌条件下反应10～13h，得到Fe3O4@PDA颗粒；
3)将步骤3)获得的纳米Fe3O4@PDA颗粒加至酸性KMnO4溶液中，并在80℃下加热搅拌回流0.5～2h反应得到Fe3O4@PDA@MnO2颗粒。


2.一种基于Fe3O4@PDA@MnO2核壳磁性纳米颗粒的重金属离子富集方法，其特征在于，包括如下步骤：
取Fe3O4@PDA@MnO2颗粒置于离心管中，向其中加入超纯水，超声10min，得到Fe3O4@PDA@MnO2悬浊液；用移液枪移取所述的Fe3O4@PDA@MnO2悬浊液，加入含重金属离子的样品溶液中，调节溶液pH，超声分散1～10min，得到HM-Fe3O4@PDA@MnO2。


3.根据权利要求2所述的一种基于Fe3O4@PDA@MnO2核壳磁性纳米颗粒的重金属离子富集方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：白慧萍，王利莲，王世雄，杨项军，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：云南;53