脲基官能团修饰的磁性纳米粒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了磁性纳米粒及其制备方法和应用，其中，该磁性纳米粒包括：核体，所述核体是超顺磁性四氧化三铁构成的；以及壳体，所述壳体覆着在所述核体的表面上，所述壳体是由式I所示的重复单元构成的。该磁性纳米粒具有超顺磁性，优越的化学和热稳定性，并且，比表面积大，吸附能力强，吸附速度快，可重复使用。可重复使用。

【技术实现步骤摘要】
脲基官能团修饰的磁性纳米粒及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及化学领域，具体地，涉及一种脲基官能团修饰的磁性纳米粒的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]磁固相萃取是一种具有很大潜力的样品前处理方法，由于操作简单、消耗溶剂少、吸附容量大等优势，赢得了广泛的关注。磁固相萃取已被成功应用于复杂样品中痕量/超痕量水平的有机污染物的吸附和富集净化。磁性吸附材料的性能是影响磁固相萃取方法的灵敏性和选择性的关键因素。目前，常见的磁性吸附材料主要包括无机物包覆型磁性材料、有机小分子嫁接型磁性材料以及碳纳米材料、分子印迹聚合物或金属有机框架材料等负载型磁性材料等。
[0003]苯脲类除草剂残留与很多健康因素有巨大的关系，如内分泌干扰作用、致癌性和从环境向食物链迁移的持续性等。苯脲类除草剂的检测关系到食品安全和人体健康。
[0004]由此，分析检测过程中用于富集苯脲类除草剂的磁性材料有待研究。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种磁性纳米粒，该纳米粒具有超顺磁性，而且具有大的比表面积和多孔结构等优点，采用该磁性纳米复合材料对复杂样品中存在的苯脲类除草剂进行高效富集，得到具有更强、更快速吸附能力的新型吸附剂。
[0006]专利技术人发现，实际样品中的复杂基质会严重影响其中痕量苯脲类除草剂的高灵敏检测，均会阻碍苯脲类除草剂的高灵敏检测和杂质的高效去除。而应用吸附材料富集样品中痕量苯脲类除草剂可以达到高效去除杂质的目的，是实现高灵敏度检测的关键。专利技术人对现有的磁性材料进行改进，以磁性纳米粒为吸附材料，该磁性纳米粒在超顺磁性四氧化三铁表面包覆专利技术人专利技术的新的吸附材料，该材料具有大的比表面积和多孔结构等优点，是一种具有更强、更快速吸附能力的新型吸附剂。采用该磁性纳米复合材料能够对复杂样品中存在的苯脲类除草剂进行高效富集。因而，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种磁性纳米粒。根据本专利技术的实施例，该磁性纳米粒包括：核体，所述核体是超顺磁性四氧化三铁构成的；以及壳体，所述壳体覆着在所述核体的表面上，所述壳体是由式I所示的重复单元构成的，
[0007][0008]根据本专利技术实施例的磁性纳米粒具有超顺磁性,并且，比表面积大，多孔结构，分散性好，吸附能力强，吸附速度快，可重复使用，适于苯脲类除草剂的吸附和富集。
[0009]另外，根据本专利技术上述实施例的磁性纳米粒还可以具有如下附加的技术特征：
[0010]根据本专利技术的实施例，所示核体的平均粒径为130
‑
300nm，所述壳体为多孔网状结构。
[0011]根据本专利技术的实施例，所述壳体为多孔网状结构。
[0012]根据本专利技术的实施例，所述壳体的平均吸附孔径为2
‑
15nm，厚度为70
‑
90nm。
[0013]根据本专利技术的实施例，所述壳体的磁强度为26
‑
30emu
·
g
‑1，所述壳体的比表面积为50
‑
80m2·
g
‑1。
[0014]根据本专利技术的实施例，在X
‑
射线粉末衍射(XRD)数据中，位于30.2
°
、35.6
°
、43.2
°
、53.6
°
、57.1
°
和62.7
°
的2θ处均存在晶体衍射峰。
[0015]根据本专利技术的实施例，所述磁性纳米粒可重复使用10次以上。
[0016]根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种制备前述的磁性纳米粒的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：将超顺磁性四氧化三铁纳米粒与四
‑
(4
‑
氨基苯)乙烯接触并进行第一搅拌，以便得到第一混合物；以及将所述第一混合物与对苯二异氰酸酯接触并进行第二搅拌，以便获得所述磁性纳米粒。
[0017]本专利技术实施例制备方法，合成条件温和，操作简单，无其他副产物生成，属于高原子经济性反应；并且，制备的磁性纳米粒具有超顺磁性，此外，比表面积大、吸附能力强和吸附速度快。
[0018]根据本专利技术的实施例，所述超顺磁性四氧化三铁纳米粒与所述四
‑
(4
‑
氨基苯)乙烯的质量比为1：(0.8
‑
1.2)，优选地，为1：1。
[0019]根据本专利技术的实施例，所述超顺磁性四氧化三铁纳米粒与所述对苯二异氰酸酯的质量比为1：(0.7
‑
1)，优选地，质量比为1：0.82。
[0020]根据本专利技术的实施例，所述四
‑
(4
‑
氨基苯)乙烯与对苯二异氰酸酯的摩尔比为1：1.8
‑
2.2，优选地，为1:2。根据本专利技术的实施例，所述第一搅拌是在1,4
‑
二氧六环中进行的。
[0021]根据本专利技术的实施例，所述对苯二异氰酸酯为滴加至所述第一混合物中，并在所述滴加时进行所述第二搅拌。
[0022]根据本专利技术的实施例，所述第一搅拌的时间为20
‑
40分钟。根据本专利技术的实施例，所述第二搅拌的时间为4
‑
6小时。
[0023]根据本专利技术的实施例，所述第一搅拌和所述第二搅拌的温度均为70
‑
80℃，优选
地，为70℃；转速为400
‑
800rpm优选地，为600rpm。
[0024]进一步，根据本专利技术的再一方面，本专利技术提供了一种吸附苯脲类除草剂的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法是利用前述的磁性纳米粒进行的。
[0025]本专利技术实施例的方法对苯脲类除草剂的吸附能力强，速度快，尤其适用于复杂样品中苯脲类除草剂的吸附和提取，并且，该磁性纳米粒可以重复使用，经济成本低。
[0026]根据本专利技术的实施例，所述磁性纳米粒的吸附能力为40
‑
120mg
·
g
‑1。
[0027]根据本专利技术实施例的磁性纳米粒及其制备方法至少具有下列优点之一：
[0028](1)本专利技术实施例的磁性纳米粒具有超顺磁性，比表面积大，在一些实施例中，可高达64.12m2·
g
‑1；
[0029](2)本专利技术实施例的磁性纳米粒对复杂样品中存在的苯脲类除草剂进行磁固相微萃取，具有更高的吸附能力(47.3
‑
111.9mg
·
g
‑1)和更快的吸附过程(10min即可到吸附平衡)。
[0030](3)本专利技术实施例的磁性纳米粒具有丰富的官能团(
‑
NHCONH)，性质稳定，在水中分散性好。
[0031]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性纳米粒，其特征在于，包括：核体，所述核体是超顺磁性四氧化三铁构成的；以及壳体，所述壳体覆着在所述核体的表面上，所述壳体是由式I所示的重复单元构成的。2.根据权利要求1所述的磁性纳米粒，其特征在于，所述内核的平均粒径为130
‑
300nm，所述壳体为多孔网状结构，任选地，所述磁性纳米粒可重复使用10次以上，任选地，所述壳体的平均吸附孔径为2
‑
15nm，厚度为70
‑
90nm。3.根据权利要求1所述的磁性纳米粒，其特征在于，磁性纳米颗粒的磁强度为26
‑
30emu
·
g
‑1，所述壳体的比表面积为50
‑
80m2·
g
‑1。4.根据权利要求1所述的磁性纳米粒，其特征在于，在X
‑
射线粉末衍射数据中，位于30.2
°
、35.6
°
、43.2
°
、53.6
°
、57.1
°
和62.7
°
的2θ处均存在晶体衍射峰。5.一种制备权利要求1
‑
4任一项所述的磁性纳米粒的方法，其特征在于，包括：将超顺磁性四氧化三铁纳米粒与四
‑
(4
‑
氨基苯)乙烯接触并超声10
‑
30min后，进行第一搅拌，以便得到第一混合物；以及将所述第一混合物与对苯二异氰酸酯接触并进行第二搅拌，以便获得所述磁性纳米粒。6.根据权利要求5所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张峰，许秀丽，谢昀，王秀娟，
申请(专利权)人：中国检验检疫科学研究院，
类型：发明
国别省市：