一种Au/MOFs纳米复合材料及痕量甲基汞离子的检测方法技术

本发明专利技术属于环保领域，具体涉及一种Au/MOFs纳米复合材料及痕量甲基汞离子的检测方法。该材料的制备方法包括如下步骤：(1)将氯化锆和对苯二甲酸溶于N,N

【技术实现步骤摘要】
一种Au/MOFs纳米复合材料及痕量甲基汞离子的检测方法


[0001]本专利技术属于环保领域，具体涉及一种Au/MOFs纳米复合材料，Au/MOFs纳米复合材料在痕量甲基汞离子检测中的应用，采用Au/MOFs纳米复合材料制备的敏感电极，一种敏感电极的制备方法，以及一种痕量甲基汞离子的检测方法。

技术介绍

[0002]汞是环境中有毒的重金属之一，具有较强的挥发性。其毒性不仅取决于汞的浓度，还与汞的形态有密切的关系。而相比于汞的其他形态，烷基汞具有更高的毒性。甲基汞的脂溶性使得其极易被生物体吸收，攻击人体的神经中枢。因此，如何简单、快速、高效地分析出水样中的甲基汞浓度对于预防甲基汞中毒至关重要。
[0003]目前为止，甲基汞的分析方法有很多种，其根据检测特点主要分为色谱法，质谱法，光谱法等。这些方法往往具有一定的局限，如操作复杂、前处理环节繁琐、成本高等问题。而电化学检测方法以其灵敏度高、稳定性好、成本低且可以实现原位检测等特点在众多检测方法中脱颖而出，有望实现甲基汞形态的现场快速分析。
[0004]金纳米颗粒(AuNPs)是最稳定的金属纳米颗粒之一，其具有量子限制效应、极大的表面体积比、优异的电催化性能和更负的费米电位。相比于普通的块状金属金，金纳米颗粒表现出独特的尺寸依赖特性。从传感的角度来看，金纳米颗粒的小尺寸使它们具有较大的表面体积比，更高的电子传输效率，这使得金纳米颗粒传感器具备快速高灵敏度检测水中毒素、重金属、无机和有机污染物的潜力。但是，普通的金纳米颗粒无法均匀、稳定地分散在电极表面。利用金纳米颗粒修饰电极时，金纳米颗粒往往会在电极表面发生团聚，从而使传感器的催化活性明显下降，影响甲基汞浓度检测的准确度和可靠性。

技术实现思路

[0005]为了防止修饰电极时金纳米颗粒的团聚，改善传感器的导电性和催化活性，进而提高甲基汞检测的灵敏度，本专利技术提供一种Au/MOFs纳米复合材料及痕量甲基汞离子的检测方法。
[0006]本专利技术采用以下技术方案实现：
[0007]一种Au/MOFs纳米复合材料，该Au/MOFs纳米复合材料为Au/UiO
‑
66，Au/MOF
‑
801，Au/UiO
‑
67或Au/UiO
‑
68。
[0008]Au/MOFs纳米复合材料的制备方法包括以下步骤：
[0009](1)制备混合溶液A：
[0010]按比例，备用0.233g的氯化锆∶0.166g的对苯二甲酸∶80mL的N，N
‑
二甲基甲酰胺；将氯化锆和对苯二甲酸溶于相应的N,N
‑
二甲基甲酰胺中，混合后得到混合溶液A。
[0011]或者备用0.233g的氯化锆∶0.116g反丁烯二酸∶80mL的N，N
‑
二甲基甲酰胺；将氯化锆和对苯二甲酸溶于相应的N,N
‑
二甲基甲酰胺中，混合后得到混合溶液A。
[0012]或者备用0.233g的氯化锆∶0.242g联苯二甲酸∶80mL的N，N
‑
二甲基甲酰胺；将氯化
锆和对苯二甲酸溶于相应的N,N
‑
二甲基甲酰胺中，混合后得到混合溶液A。
[0013]或者备用0.233g的氯化锆∶0.318g三联苯二羧酸∶80mL的N，N
‑
二甲基甲酰胺；将氯化锆和对苯二甲酸溶于相应的N,N
‑
二甲基甲酰胺中，混合后得到混合溶液A。
[0014](2)制备混合溶液B：
[0015]向混合溶液A中定量添加乙酸，加入的乙酸的体积等于混合溶液A中N，N
‑
二甲基甲酰胺体积的1/40；混合得到溶液B。
[0016](3)高温反应：
[0017]将溶液B转入到水热反应釜的聚四氟乙烯内胆中，在120℃的温度条件下反应不少于24h。
[0018](4)洗涤干燥：
[0019]收集上步骤的反应产物，将反应产物分别用N，N
‑
二甲基甲酰胺和甲醇各清洗三次，然后烘干，得到干燥的MOFs；MOFs为UiO
‑
66、MOF
‑
801、UiO
‑
67和UiO
‑
68中的任意一种。
[0020](5)制备混合溶液C：
[0021]按比例，备用20mg的MOFs∶103ml的去离子水∶30mg的氯金酸；先按照10mg/mL的浓度配置氯金酸标准溶液，然后将MOFs分散于剩余的去离子水中，最后加入3mL氯金酸标准溶液，充分搅拌不少于6h，得到混合溶液C。
[0022](6)离心和重溶：
[0023]对混合溶液C进行离心，去除含有游离的金离子的上清液，得到负载有Au
3+
的MOFs沉淀；并在得到的沉淀物中加入与去除的上清液等体积的去离子水中，得到混合溶液D。
[0024](7)制备溶液E：
[0025]按比例，备用27mg的硼氢化钾∶10mL去离子水，将硼氢化钾溶于去离子水中，得到溶液E。
[0026](8)制备混合溶液F：
[0027]按照原始添加的氯金酸和硼氢化钾的质量比为30:27的比例，备用步骤(6)得到的混合溶液D和步骤(7)得到的溶液E；将二者混合搅拌不少于30min，得到混合溶液F。
[0028](9)生成最终产物：
[0029]将混合溶液F离心、水洗、干燥后，得到所需的Au/MOFs纳米复合材料。
[0030]作为本专利技术进一步地改进，步骤(1)和步骤(2)中，混合溶液A和混合溶液B均通过超声分散处理的方式混合得到。
[0031]作为本专利技术进一步地改进，步骤(2)中，通过液枪将乙酸定量滴加到混合溶液A中。
[0032]作为本专利技术进一步地改进，步骤(3)中，水热反应釜置于烘箱中，由烘箱提供恒定的反应温度条件。
[0033]作为本专利技术进一步地改进，步骤(4)中，反应产物的洗涤方法如下：
[0034]将反应产物均匀分散在N，N
‑
二甲基甲酰胺中得到分散液，并通过离心机对分散液进行离心，然后去除上层清液；如此重复三次；再将除去上清液的产物均匀分散在甲醇中得到分散液，仍然通过离心机对分散液进行离心，并去除上层清液，继续重复三次，以充分去除反应产物中的杂质。
[0035]本专利技术还包括一种如前述的Au/MOFs纳米复合材料作为电化学修饰材料检测水环境中痕量甲基汞的应用。
[0036]本专利技术还提供一种敏感电极，该敏感电极采用抛光至镜面状态的玻碳电极为载体，并在抛光并清洁后的玻碳电极表面修饰由前述的Au/MOFs纳米复合材料构成的均匀涂层。Au/MOFs纳米复合材料选择Au/UiO
‑
66，Au/MOF
‑
801，Au/UiO
‑
67和Au/UiO
‑
68中的任意一种。
[0037]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Au/MOFs纳米复合材料，其特征在于，所述Au/MOFs纳米复合材料为Au/UiO
‑
66，或Au/MOF
‑
801，或Au/UiO
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67，或Au/UiO
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68；所述Au/MOFs纳米复合材料的制备方法包括以下步骤：(1)制备混合溶液A：按比例，备用0.233g的氯化锆∶0.166g的对苯二甲酸∶80mL的N，N
‑
二甲基甲酰胺；将氯化锆和对苯二甲酸溶于相应的N,N
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二甲基甲酰胺中，混合后得到混合溶液A；或者备用0.233g的氯化锆∶0.116g反丁烯二酸∶80mL的N，N
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二甲基甲酰胺；将氯化锆和对苯二甲酸溶于相应的N,N
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二甲基甲酰胺中，混合后得到混合溶液A；或者备用0.233g的氯化锆∶0.242g联苯二甲酸∶80mL的N，N
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二甲基甲酰胺；将氯化锆和对苯二甲酸溶于相应的N,N
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二甲基甲酰胺中，混合后得到混合溶液A；或者备用0.233g的氯化锆∶0.318g三联苯二羧酸∶80mL的N，N
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二甲基甲酰胺；将氯化锆和对苯二甲酸溶于相应的N,N
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二甲基甲酰胺中，混合后得到混合溶液A；(2)制备混合溶液B：向所述混合溶液A中定量添加乙酸，加入的所述乙酸的体积等于混合溶液A中N，N
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二甲基甲酰胺体积的1/40；混合得到溶液B；(3)高温反应：将所述溶液B转入到水热反应釜的聚四氟乙烯内胆中，在120℃的温度条件下反应不少于24h；(4)洗涤干燥：收集上步骤的反应产物，将反应产物分别用N，N
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二甲基甲酰胺和甲醇各清洗三次，然后烘干，得到干燥的MOFs；所述MOFs为UiO
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66、MOF
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801、UiO
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67和UiO
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68中的任意一种；(5)制备混合溶液C：按比例，备用20mg的MOFs∶103ml的去离子水∶30mg的氯金酸；先按照10mg/mL的浓度配置氯金酸标准溶液，然后将MOFs分散于剩余的去离子水中，最后加入3mL氯金酸标准溶液，充分搅拌不少于6h，得到混合溶液C；(6)离心和重溶：对混合溶液C进行离心，去除含有游离的金离子的上清液，得到负载有Au
3+
的MOFs沉淀；在沉淀物中加入与去除的上清液等体积的去离子水，得到混合溶液D；(7)制备溶液E：按比例，备用27mg的硼氢化钾∶10mL去离子水，将硼氢化钾溶于去离子水中，得到溶液E；(8)制备混合溶液F：按照原始添加的氯金酸和硼氢化钾的质量比为30:27的比例，备用步骤(6)得到的混合溶液D和步骤(7)得到的溶液E；将二者混合搅拌不少于30min，得到混合溶液F；(9)生成最终产物：将所述混合溶液F离心、水洗、干燥后，得到所需的Au/MOFs纳米复合材料。2.如权利要求1所述的Au/MOFs纳米复合材料，其特征在于：步骤(1)和步骤(2)中，所述混合溶液A和混合溶液B均通过超声分散处理的方式混合得到。3.如权利要求1所述的Au/MOFs纳米复合材料，其特征在于：步骤(2)中，通过液枪将乙
酸定量滴加到所述混合溶液A中。4.如权利要求1所述的Au/MOFs纳米复合材料，其特征在于：步骤(3)中，所述水热反应釜置于烘箱中，由烘箱提供恒定的反应温度条件。5.如权利要求1所述的Au/MOFs纳米复合材料，其特征在于：步骤(4)中，反应产物的洗涤方法如下：将所述反应产物均匀分散在N，N
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二甲基甲酰胺中得到分散液，并通过离心机对分散液进行离心，然后去除上层清液；如此重复三次；再将除去上清液的产物均匀分散在甲醇中得到分散液，通过离心机对分散液进行离心，并去除上层清液，继续重复三次，以充分去除反应产物中的杂质。6.一种如权利要求1至5中任意一项所述的Au/MOFs纳米复合材料作为电化学修饰材料检测水环境中痕量甲基汞的应用。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈星，刘瑶，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：