一种羧基-氰基双官能团修饰的二氧化硅材料、其制备及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种极性可调的羧基

【技术实现步骤摘要】
一种羧基
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氰基双官能团修饰的二氧化硅材料、其制备及应用


[0001]本专利技术涉及固相萃取材料，具体地，涉及一种双官能团修饰的二氧化硅材料、其制备及应用。

技术介绍

[0002]由于二氧化硅具备多样的孔道结构、高比表面积、优秀的热稳定性和水热稳定性以及表面具有丰富的硅羟基可作为键合位点(O'Mahony T F,Morris M A.Hydroxylation methods for mesoporous silica and their impact on surface functionalisation[J].Microporous and Mesoporous Materials,2021,317:110989.)，其常作为载体，经过功能基团，改性后用于样品前处理中目标物的富集。
[0003]然而，在样品前处理过程中，目标化合物往往具有不同极性，对其进行分步收集时，前处理过程复杂，且会耗费更多试剂。为了达到简化前处理步骤的目的，将不同极性的目标化合物同时富集。此时，单一官能团修饰的材料往往难以胜任。例如，氰基修饰的二氧化硅作为一种经典吸附剂，常用于非离子极性化合物的富集，如环境水中有机磷农药的检测(Soutoudehnia Korrani Z,Wan Ibrahim W A,Rashidi Nodeh H,et al.Simultaneous preconcentration of polar and non
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polar organophosphorus pesticides from water samples by using a new sorbent based on mesoporous silica[J].Journal ofSeparation Science,2016,39(6):1144
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1151.)。但实际上，不同种类的农药被应用在农业生产过程中，可能还存在着如敌草快和百草枯等阳离子农药。单一氰基修饰的材料在极性溶剂中对阳离子化合物的吸附效果较差。如果使用不同固相萃取填料分步收集多种目标化合物，处理过程步骤复杂，也会耗费更多试剂，增加检测成本。
[0004]为了更有效地监测环境中的有毒物质，简化前处理过程，降低成本，本领域需要改进原有单一官能团修饰的材料，以实现同时富集极性化合物和阳离子化合物用于检测。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种双官能团修饰的二氧化硅材料，以解决同时富集极性化合物、阳离子化合物的问题。
[0006]本专利技术的另一个目的在于提供所述双官能团修饰的二氧化硅材料的制备方法。
[0007]本专利技术的又一个目的在于提供所述双官能团修饰的二氧化硅材料的用途。
[0008]在本专利技术的第一方面，提供一种双官能团修饰的二氧化硅材料；所述双官能团为羧基
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氰基双官能团，所述双官能团修饰的二氧化硅材料包括：作为载体的二氧化硅；以及，键合于所述二氧化硅表面的羧基官能团和氰基官能团。
[0009]在一种优选的方式中，所述二氧化硅的粒径为30～300μm，优选地为50～150μm。
[0010]在一种优选的方式中，所述二氧化硅的比表面积为200～600m3/g，优选地为250～450m3/g。
[0011]在一些实施方式中，所述二氧化硅的粒径包括55、60、65、70、80、90、120μm等。
[0012]在一些实施方式中，所述二氧化硅的比表面积例如包括280、300、350、400、420m3/g等。
[0013]在一种优选的方式中，所述的双官能团修饰的二氧化硅材料中，氮元素占双官能团修饰的二氧化硅材料总量的0.12～3.50wt％，优选地为0.3～2.5wt％。
[0014]在一种优选的方式中，所述的双官能团修饰的二氧化硅材料中，离子交换容量(羧基的键合量)为0.12～2.5mmol/g，优选地为0.5～2.5mmol/g。
[0015]在一种优选的方式中，所述的双官能团修饰的二氧化硅材料中，所述氰基与羧基官能团的摩尔比为0.1～10，优选地为2～8。
[0016]在一些实施方式中，所述氮元素占双官能团修饰的二氧化硅材料总量例如0.2、0.3、0.8、1、1.5、2、2.5、3、3.45wt％。
[0017]在一些实施方式中，所述离子交换容量(羧基的键合量)例如0.6、0.8、1、1.2、1.5、1.8、2、2.2、2.4mmol/g。
[0018]在一些实施方式中，所述氰基与羧基官能团的摩尔比例如1、1.5、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9。
[0019]在一种优选的方式中，所述的双官能团修饰的二氧化硅材料通过以下方法制备获得：以二氧化硅作为载体，将羧基官能团和氰基官能团键合于所述二氧化硅表面；优选的，所述方法包括控制酸化过程、反应温度来控制氰基转化为羧基的转化量的步骤；具体包括：(1)将二氧化硅分散在溶剂中，将氰基硅烷偶联剂滴加其中，制得氰基修饰的二氧化硅；(2)配制硫酸溶液，将所述氰基修饰的二氧化硅分散其中，充分反应，制得羧基
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氰基双官能团修饰的二氧化硅材料。
[0020]在本专利技术的第二方面，提供一种制备权利要求1～3任一所述的双官能团修饰的二氧化硅材料的方法，包括以二氧化硅作为载体，将羧基和氰基两种官能团键合于所述二氧化硅表面。
[0021]在一种优选的方式中，所述方法包括控制酸化过程、反应温度来控制氰基转化为羧基的转化量的步骤；具体包括：(1)将二氧化硅分散在溶剂中，将氰基硅烷偶联剂滴加其中，制得氰基修饰的二氧化硅；(2)配制硫酸溶液，将所述氰基修饰的二氧化硅分散其中，充分反应，制得羧基
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氰基双官能团修饰的二氧化硅材料。
[0022]在一种优选的方式中，(2)中，所述硫酸溶液浓度为10％～75％(wt％)，优选地18％～70％(wt％)。
[0023]在一种优选的方式中，所述氰基修饰的二氧化硅：硫酸溶液的用量比＝1g:1～10mL；优选地1g:1～5mL。
[0024]在一种优选的方式中，所述充分反应包括：25～80℃下反应1～16小时，优选地50～70℃下反应2～6小时。
[0025]在一种优选的方式中，所述二氧化硅为球形硅胶或无定形硅胶。
[0026]在一些实施方式中，所述硫酸溶液浓度例如为19％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、75％(wt％)。
[0027]在一些实施方式中，所述氰基修饰的二氧化硅：硫酸溶液的用量比例如＝1g:2mL、1g:4mL、1g:5mL、1g:6mL、1g:8mL、1g:9mL。
[0028]在一些实施方式中，氰基修饰的二氧化硅分散于硫酸溶液后，在例如30、40、50、
60、70℃下反应。
[0029]在一些实施方式中，氰基修饰的二氧化硅分散于硫酸溶液后，反应例如2、4、6、8、10、12、15小时。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双官能团修饰的二氧化硅材料，其特征在于，所述双官能团为羧基
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氰基双官能团，所述双官能团修饰的二氧化硅材料包括：作为载体的二氧化硅；以及键合于所述二氧化硅表面的羧基官能团和氰基官能团。2.根据权利要求1所述的双官能团修饰的二氧化硅材料，其特征在于，所述二氧化硅的粒径为30～300μm，优选地为50～150μm；所述二氧化硅的比表面积为200～600m3/g，优选地为250～450m3/g。3.根据权利要求1所述的双官能团修饰的二氧化硅材料，其特征在于，氮元素占双官能团修饰的二氧化硅材料总量的0.12～3.50wt％，优选地为0.3～2.5wt％；和/或离子交换容量(羧基的键合量)为0.12～2.5mmol/g，优选地为0.5～2.5mmol/g；和/或所述氰基与羧基官能团的摩尔比为0.1～10，优选地为2～8。4.根据权利要求1所述的双官能团修饰的二氧化硅材料，其特征在于，其通过以下方法制备获得：以二氧化硅作为载体，将羧基官能团和氰基官能团键合于所述二氧化硅表面；优选的，所述方法包括控制酸化过程、反应温度来控制氰基转化为羧基的转化量的步骤；具体包括：(1)将二氧化硅分散在溶剂中，将氰基硅烷偶联剂滴加其中，制得氰基修饰的二氧化硅；(2)配制硫酸溶液，将所述氰基修饰的二氧化硅分散其中，充分反应，制得羧基
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氰基双官能团修饰的二氧化硅材料。5.一种制备权利要求1～3任一所述的双官能团修饰的二氧化硅材料的方法，其特征在于，包括以二氧化硅作为载体，将羧基和氰基两种官能团键合于所述二氧化硅表面。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括控制酸化过程、反应温度来控制氰基转化为羧基的转化量的步骤；具体包括：(1)将二氧化硅分散在溶剂中，将氰基硅烷偶联剂滴加其中，制得氰基修饰的二氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨振，徐晨，陈武炼，刘嘉权，徐增睿，
申请(专利权)人：上海安谱实验科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：