一种Ni/N共掺杂多功能材料制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开一种Ni/N共掺杂多功能材料制备方法及其应用。先利用醋酸锌及氯化铵和二甲基咪唑及十六烷基三甲基溴化铵混合得到乳白色固体，再通过管式炉进行高温煅烧形成NCP，再向其中加入氯化镍，高温煅烧，得到Ni/N共掺杂多功能材料。本发明专利技术方法制备的Ni/N共掺杂多功能材料，具有吸附性能好、可以同时吸附和比色检测氨基甲酸酯类农药，可广泛应用于环境监测领域中。同时开发的基于智能手机和Ni

【技术实现步骤摘要】
一种Ni/N共掺杂多功能材料制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于多功能材料
，具体涉及一种Ni/N共掺杂的多功能材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]氨基甲酸酯类农药是一类具有广泛生物活性的大型合成农药，包括杀虫剂、除草剂和杀菌剂，由于其选择性强、高效、残留毒性低等性质被广泛应用于农业生产。这些农药会抑制乙酰胆碱酯酶的活性，导致神经和呼吸系统疾病，甚至死亡。因此要严格控制蔬菜、水果及农产品中氨基甲酸酯类农药的最大残留量。所以，食品和环境样品中的氨基甲酸酯类农药残留量的检测和去除对人体健康和环境保护具有重要意义。
[0003]近年来，为了有效地同时去除和检测污染物，多功能吸附剂的构建受到了广泛的关注。在众多多功能吸附剂中，MOF及MOF衍生碳材料由于其可调的孔隙结构，比表面积大，孔隙率高，易于制备等优点被广泛用于吸附去除有机污染物。越来越多的MOF基材料与比色检测法结合，用于快速检测有机污染物。
[0004]现有技术中，大多数检测技术和去除方法是单独应用的，导致整个检测和去除的过程十分繁琐。为了简化整个检测及去除过程，迫切需要开发一种同时兼具检测和去除有机污染物的材料和方法。

技术实现思路

[0005]为了解决上述存在的技术问题，本专利技术提供一种具有类氧化物酶和类过氧化物酶活性的吸附材料，用于吸附去除同时比色检测食品样品中的氨基甲酸酯类农药。同时将材料制备成水凝胶，并与智能手机联用，可实现便捷式检测农药。
[0006]本专利技术采用的技术方案是：一种Ni/N共掺杂多功能材料，制备方法包括如下步骤：
[0007]1)将醋酸锌和氯化铵溶解于去离子水中形成溶液A，将二甲基咪唑和十六烷基三甲基溴化铵溶解于去离子水中形成溶液B，将溶液A和溶液B混合均匀，室温下静置4h，离心，乙醇洗涤，得中间产物；
[0008]2)将步骤1)所得中间产物分散于甲醇中形成悬浊液，将所得悬浊液与含有单宁酸的甲醇溶液搅拌混合，静置，离心，洗涤，70℃烘干，得固体；
[0009]3)将步骤2)所得固体置于石英舟中，然后放入管式炉中，在氮气保护下煅烧，得固体产物；将所得固体产物在盐酸溶液中浸泡12h，用去离子水洗涤至中性，离心，70℃烘干，得中间体NCP；
[0010]5)将氯化镍和步骤3)所得中间体NCP加入到乙醇中，混合均匀，干燥后加入氯化铵，混合并研磨均匀后，将所得混合物在氮气气氛中煅烧，得Ni/N共掺杂多功能材料Ni
‑
NCP。
[0011]优选的，步骤1)中，按质量比，醋酸锌:氯化铵＝15:1；二甲基咪唑:十六烷基三甲基溴化铵＝1395:1。
[0012]优选的，步骤2)中，按体积比，悬浊液:含有单宁酸的甲醇溶液＝1:1。
[0013]优选的，步骤3)中，所述煅烧是，在900℃下煅烧3h。
[0014]优选的，步骤4)中，所述煅烧是，在500℃下煅烧1h。
[0015]本专利技术提供的一种Ni/N共掺杂多功能材料作为吸附剂在去除废水中氨基甲酸酯类农药中的应用。
[0016]优选的，方法如下：于含有氨基甲酸酯类农药的废水中，加入Ni/N共掺杂多功能材料，利用涡旋仪进行萃取。
[0017]本专利技术提供的一种Ni/N共掺杂多功能材料在定量检测样品溶液中氨基甲酸酯类农药的应用。
[0018]优选的，定量检测样品溶液中氨基甲酸酯类农药的方法，包括如下步骤：
[0019]1)配制氨基甲酸酯类农药标准系列工作溶液，浓度范围为0
‑
100ng/mL；
[0020]2)取Ni/N共掺杂多功能材料和海藻酸钠，混合均匀后得到溶胶，将溶胶抽入注射器内，向试管的管盖中注入溶胶，之后滴入无水氯化钙溶液并不断摇晃，制备出水凝胶球；分别向试管中加入不同标准浓度的氨基甲酸酯类农药标准系列工作溶液和乙酰胆碱酯酶溶液，孵育10min后，再次加入乙酰胆碱溶液孵育10min，然后依次加入制备好的水凝胶球、3,3',5,5'
‑
四甲基联苯胺溶液、H2O2溶液和醋酸盐缓冲溶液，再次孵育10min，最后利用color picker APP进行拍照，将水凝胶球的颜色转换为R、G、B值，根据获得的不同标准浓度的氨基甲酸酯类农药的R、G、B数据，绘制标准曲线；
[0021]3)取Ni/N共掺杂多功能材料和海藻酸钠，混合均匀后得到溶胶，将溶胶抽入注射器内，向试管的管盖中注入溶胶，之后滴入无水氯化钙溶液并不断摇晃，制备出水凝胶球；向试管中加入含有氨基甲酸酯类农药的样品溶液和乙酰胆碱酯酶溶液，孵育10min后，再次加入乙酰胆碱溶液孵育10min，然后加入制备好的水凝胶球、3,3',5,5'
‑
四甲基联苯胺溶液、H2O2溶液和醋酸盐缓冲溶液，再次孵育10min，最后利用color picker APP进行拍照，将水凝胶球的颜色转换为R、G、B值，获得样品溶液的R、G、B数据，根据步骤2)获得的标准曲线获得样品溶液中氨基甲酸酯类农药的含量。
[0022]优选的，所述氨基甲酸酯类农药包括速灭威、西维因和异丙威。
[0023]本专利技术的有益效果是：
[0024]本专利技术制备的Ni/N共掺杂多功能材料，可以同时吸附去除并比色检测食品样品中的氨基甲酸酯类农药。同时开发的基于智能手机和Ni
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NCP水凝胶球的比色检测策略用于便携式检测农药。该方法的线性响应范围为5
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100ng
·
mL
‑1，检出限为5ng
·
mL
‑1，回收率为95.6
‑
98.5％，具有分析性能好、分析速度快、操作简单等优点，在农药的现场检测中表现出巨大的应用潜力。
附图说明
[0025]图1是Ni/N共掺杂多功能材料的电镜图。
[0026]图2是Ni/N共掺杂多功能材料的氮气吸附
‑
脱附曲线图。
[0027]图3是Ni/N共掺杂多功能材料对氨基甲酸酯类农药平衡吸附容量与平衡浓度的关系图。
[0028]图4是Ni/N共掺杂多功能材料水凝胶试剂制备图以及不同体系中水凝胶球图片。
[0029]图5是Ni/N共掺杂多功能材料水凝胶试剂盒的(G+B)/2R与西维因浓度的关系图及其比色图像。
具体实施方式
[0030]实施例1一种Ni/N共掺杂多功能材料(一)制备方法如下：
[0031]1、将3g Zn(CH3COO)2·
2H2O和0.2g NH4Cl溶于50mL去离子水中，形成溶液A。将11.16g二甲基咪唑(MeIM)和8mg十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶于50mL去离子水中，形成溶液B。将溶液A和溶液B混合均匀，室温下静置4h。经离心，乙醇洗涤，得中间产物白色固体。
[0032]2、将步骤1所得中间产物白色固体分散在100mL甲醇中，形成白色的悬浊液。将100mL白色的悬浊液与100mL含100mg单宁酸(TA)的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ni/N共掺杂多功能材料，其特征在于，所述Ni/N共掺杂多功能材料的制备方法包括如下步骤：1)将醋酸锌和氯化铵溶解于去离子水中形成溶液A，将二甲基咪唑和十六烷基三甲基溴化铵溶解于去离子水中形成溶液B，将溶液A和溶液B混合均匀，室温下静置4h，离心，乙醇洗涤，得中间产物；2)将步骤1)所得中间产物分散于甲醇中形成悬浊液，将所得悬浊液与含有单宁酸的甲醇溶液搅拌混合，静置，离心，洗涤，70℃烘干，得固体；3)将步骤2)所得固体置于石英舟中，然后放入管式炉中，在氮气保护下煅烧，得固体产物；将所得固体产物在盐酸溶液中浸泡12h，用去离子水洗涤至中性，离心，70℃烘干，得中间体NCP；4)将氯化镍和步骤3)所得中间体NCP加入到乙醇中，混合均匀，干燥后加入氯化铵，混合并研磨均匀后，将所得混合物在氮气气氛中煅烧，得Ni/N共掺杂多功能材料Ni
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NCP。2.根据权利要求1所述的一种Ni/N共掺杂多功能材料，其特征在于，步骤1)中，按质量比，醋酸锌:氯化铵＝15:1；二甲基咪唑:十六烷基三甲基溴化铵＝1395:1。3.根据权利要求1所述的一种Ni/N共掺杂多功能材料，其特征在于，步骤2)中，按体积比，悬浊液:含有单宁酸的甲醇溶液＝1:1。4.根据权利要求1所述的一种Ni/N共掺杂多功能材料，其特征在于，步骤3)中，所述煅烧是，在900℃下煅烧3h。5.根据权利要求1所述的一种Ni/N共掺杂多功能材料，其特征在于，步骤4)中，所述煅烧是，在500℃下煅烧1h。6.权利要求1
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5任一项所述的一种Ni/N共掺杂多功能材料作为吸附剂在去除废水中氨基甲酸酯类农药中的应用。7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，方法如下：于含有氨基甲酸酯类农药的废水中，加入Ni/N共掺杂多功能材料，利用涡旋仪进...

【专利技术属性】
技术研发人员：许旭，孙同鑫，马慕瑶，郭禹含，张蕾，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：