一种磁性介孔二氧化硅材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种二氧化硅材料，具体涉及一种磁性介孔二氧化硅材料及其制备方法和应用，由介孔二氧化硅溶胶通过静电作用包覆在磁性四氧化三铁纳米颗粒表面得到；S1：通过共沉淀法或溶剂热法制备磁性四氧化三铁纳米颗粒；S2：向TEA水溶液中加入模板剂并加热搅拌至完全溶解，加入硅源并加热搅拌，得到介孔二氧化硅溶胶；S3：将磁性四氧化三铁纳米颗粒加入至介孔二氧化硅溶胶中，经搅拌混合后经磁性分离、洗涤和干燥得到黑色颗粒；S4：将黑色颗粒在丙酮中加热回流，随后经磁性分离、洗涤和干燥，得到磁性介孔二氧化硅材料。与现有技术相比，本发明专利技术步骤简单，便于操作，所得材料可用于水样中多种磺酰脲类除草剂的预处理以及痕量检测。测。测。

【技术实现步骤摘要】
一种磁性介孔二氧化硅材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种二氧化硅材料，具体涉及一种磁性介孔二氧化硅材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]磺酰脲类除草剂(SUHs)是由美国杜邦公司于1982年首次发现使用的一类新型超高效除草剂，包括30余种商品化品种，主要用于防除阔叶杂草和禾本科杂草(邓金保，世界农药，2003，25，24
‑
32)。随着该类除草剂的大量使用和使用范围的不断扩大，使其在土壤和水等环境中存在一定残留危害，主要表现为对农作物、藻类以及鱼类的繁殖造成损害，还会对哺乳动物的皮肤、眼睛、粘膜产生刺激作用(李佳蔚等，食品安全质量检测学报，2017，8，367
‑
374)。为此，建立一种方法快速、准确性好、灵敏度高的检测磺酰脲类除草剂残留的方法十分必要。
[0003]农药残留检测过程中样品预处理是一项重要环节。磁性固相萃取法(MSPE)由于其吸附剂合成方法简单、易于分离、萃取效率高等优点，被认为是一种高效的样品预处理方法，而磁性吸附剂是该方法的核心。目前，有利用聚多巴胺结合磁性金属－有机骨架材料(MOF)用于测定环境水样中磺酰脲类除草剂的报道(邓玉兰等，色谱，2018，36，253
‑
260)。
[0004]与磁性MOF材料相比，磁性二氧化硅(SiO2)材料具有制备成本低，对环境友好等特点。其优异的物理特性使得磁性SiO2材料在很多领域被大量研究如磁共振成像、药物包载运输、免疫检测等(李亚茹等，功能材料，2012，8，1045
‑
1055)。这主要源于磁性SiO2具有化学稳定性强、生物相容高、亲水性好、耐酸性好、表面易修饰等特点。其中纳米尺寸、高表面积、纳米颗粒形貌和孔径的可调控性赋予磁性SiO2成为良好的吸附材料。例如，Moliner
‑
Martinez等(Moliner
‑
Martinez Y,and et al.Anal Bioanal Chem,2014,406(8):2211
‑
2214)将磁性二氧化硅用于水中有机磷药物的分析；Ghambarian等(Ghambarian M,and et al.J Sep Sci,2017,40(17):3479
‑
3485)通过嫁接法在磁性二氧化硅的纳米粒子表面进行氨基化修饰，进而对水中2,4
‑
D和2
‑
甲
‑4‑
氯进行分析测定。然而，在磁性二氧化硅材料制备过程中，涉及体系复杂(多种非水溶剂)、过程繁琐、环境不友好等问题。
[0005]基于此，报告一种制备过程简单、经济实用、对环境绿色友好的磁性二氧化硅材料，并将其用于水中常见农药的快速检测十分必要。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种磁性介孔二氧化硅材料及其制备方法和应用，该磁性介孔二氧化硅材料能够良好吸附水中磺酰脲类除草剂农药，并且制备方法简便易行。
[0007]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0008]本专利技术第一方面公开了一种磁性介孔二氧化硅材料，由介孔二氧化硅溶胶通过静电作用包覆在磁性四氧化三铁纳米颗粒表面得到。所得的磁性介孔材料具有较短的扩散距
离、大比表面积、大孔容以及便于回收利用等特点，是非常好的吸附材料。利用磁性四氧化三铁纳米颗粒表面的负电荷和介孔二氧化硅溶胶表面的正电荷，通过两者相互之间的静电作用得到磁性介孔二氧化硅材料。得到的磁性介孔二氧化硅材料为核/壳结构，内部为磁性四氧化三铁纳米颗粒，外部为介孔二氧化硅溶胶。
[0009]优选地，所述的磁性介孔二氧化硅材料为纳米球型颗粒，平均粒径为20
‑
400nm。
[0010]本专利技术第二方面公开了一种制备如上任一所述的磁性介孔二氧化硅材料的方法，包括如下步骤：
[0011]S1：通过共沉淀法或溶剂热法制备得到磁性四氧化三铁纳米颗粒(粒径20
‑
400nm，Zeta电位(
‑
3)
‑
(
‑
10)mV)；
[0012]S2：向TEA水溶液中加入模板剂并加热搅拌至完全溶解，随后再加入硅源并继续加热搅拌，得到介孔二氧化硅溶胶(粒径20
‑
200nm，Zeta电位30
‑
60mV)；
[0013]S3：将步骤S1得到的磁性四氧化三铁纳米颗粒加入至步骤S2得到的介孔二氧化硅溶胶中，经搅拌混合后通过磁性分离、洗涤和干燥得到黑色颗粒；
[0014]S4：将步骤S3得到的黑色颗粒在丙酮中加热回流，随后经磁性分离、洗涤和干燥，得到所述的磁性介孔二氧化硅材料。
[0015]优选地，步骤S1中所述的共沉淀法为：
[0016]S111：在惰性气体保护下，将铁源完全溶解于去离子水中；
[0017]S112：向步骤S111得到的溶液中加入碱液调节pH，然后加入稳定剂并升温进行搅拌；
[0018]S113：将步骤S112得到的溶液自然冷却至室温后，经磁性分离、洗涤和干燥后，得到所述的磁性四氧化三铁纳米颗粒。
[0019]优选地，所述的铁源为FeCl3·
6H2O和FeCl2·
4H2O，所述的碱液为NaOH，所述的稳定剂为柠檬酸三钠，Fe
2+
、Fe
3+
、OH
‑
和柠檬酸三钠的摩尔比为1：(0.5
‑
1)：(8
‑
15)：(0.1
‑
0.5)，优选为1：1：8：0.16；柠檬酸三钠作为稳定剂，可以通过羧基与Fe3O4表面形成一层有机膜，使Fe3O4不团聚；
[0020]所述的惰性气体为氮气；由于Fe
2+
极易被氧化，因而本申请中通过提高Fe
2+
的用量以及全程惰性气体保护的方法避免的Fe
2+
氧化；
[0021]所述的完全溶解为在333K下搅拌30min使铁源完全溶解；提高温度并辅以搅拌，使铁源能够快速充分的溶解于去离子水中；
[0022]所述的调节pH为调节pH至12；
[0023]所述的升温为升温至353K；
[0024]所述的搅拌为在353K下搅拌1h；
[0025]所述的磁性分离为通过磁铁吸附磁性沉淀后，弃去上清液得到磁性沉淀；由于要获得的目标沉淀具有良好的超顺磁性特征，在外加磁场的作用下很容易被分离出来，因而可以通过磁铁对其进行吸附然后弃去上清液以获得目标沉淀；
[0026]所述的干燥为在60℃下进行真空干燥。
[0027]优选地，步骤S1中所述的溶剂热法为：
[0028]S121：将铁源、稳定剂和还原剂溶解于溶剂中，并进行反应；
[0029]S122：将步骤S121反应得到的产物洗涤和干燥后，得到所述的磁性四氧化三铁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性介孔二氧化硅材料，其特征在于，由介孔二氧化硅溶胶通过静电作用包覆在磁性四氧化三铁纳米颗粒表面得到。2.根据权利要求1所述的一种磁性介孔二氧化硅材料，其特征在于，所述的磁性介孔二氧化硅材料为纳米球型颗粒，平均粒径为20
‑
400nm。3.一种制备如权利要求1或2所述的磁性介孔二氧化硅材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：通过共沉淀法或溶剂热法制备得到磁性四氧化三铁纳米颗粒；S2：向TEA水溶液中加入模板剂并加热搅拌至完全溶解，随后再加入硅源并继续加热搅拌，得到介孔二氧化硅溶胶；S3：将步骤S1得到的磁性四氧化三铁纳米颗粒加入至步骤S2得到的介孔二氧化硅溶胶中，经搅拌混合后通过磁性分离、洗涤和干燥得到黑色颗粒；S4：将步骤S3得到的黑色颗粒在丙酮中加热回流，随后经磁性分离、洗涤和干燥，得到所述的磁性介孔二氧化硅材料。4.根据权利要求3所述的一种磁性介孔二氧化硅材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的共沉淀法为：S111：在惰性气体保护下，将铁源完全溶解于去离子水中；S112：向步骤S111得到的溶液中加入碱液调节pH，然后加入稳定剂并升温进行搅拌；S113：将步骤S112得到的溶液自然冷却至室温后，经磁性分离、洗涤和干燥后，得到所述的磁性四氧化三铁纳米颗粒。5.根据权利要求4所述的一种磁性介孔二氧化硅材料的制备方法，其特征在于，所述的铁源为FeCl3·
6H2O和FeCl2·
4H2O，所述的碱液为NaOH，所述的稳定剂为柠檬酸三钠，Fe
2+
、Fe
3+
、OH
‑
和柠檬酸三钠的摩尔比为1：(0.5
‑
1)：(8
‑
15)：(0.1
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0.5)；所述的惰性气体为氮气；所述的完全溶解为在333K下搅拌30min使铁源完全溶解；所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张颖，叶宇航，张莉，梁莹，陈雅琼，张宇，
申请(专利权)人：上海健康医学院，
类型：发明
国别省市：