Co@CN纳米材料及其在定量检测3-氨基酚方面的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种Co@CN纳米材料，Co@CN纳米材料采用如下方法制备而成：称取明胶溶于去离子水中，加热并均匀分散，得到溶液A；称取2

【技术实现步骤摘要】
Co@CN纳米材料及其在定量检测3
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氨基酚方面的应用


[0001]本专利技术涉及一种Co@CN纳米材料，还涉及上述Co@CN纳米材料在定量检测环境样品中3
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氨基酚方面的应用。

技术介绍

[0002]3‑
氨基酚(3AP)是一种常用于制造织物染料、颜料、医药中间体和光化学材料的有机化合物，是已知的水生生态污染物。长期暴露的3AP可能对人体健康与生态可持续发展产生负面影响，因此对其进行高效、灵敏、准确的检测具有重要意义。
[0003]目前，检测环境样品中3AP的方法包括高效液相色谱(HPLC)、气相色谱
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质谱联用(GC
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MS)、荧光光谱法等。这些方法虽然具有灵敏度高和精度高的优点，但操作复杂、仪器价格昂贵，并且由于仪器体积庞大，限制了它们在实际应用的方便性和快捷性。
[0004]目前制备Co@CN纳米材料的方法有水热法、模板法和气相沉积法。然而，水热法需要高温高压条件，例如：中国专利CN112604706A采用了水热法制备Co@CN催化剂，其反应条件复杂，反应过程中产生了有害气体。模板法则需要使用模板剂，增加了制备过程的复杂性和成本，并且在去除模板时可能会破坏材料的结构。另外，气相沉积法需要精确控制气相反应条件，可能会导致产物结构的不稳定。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术目的旨在提供一种Co@CN纳米材料，该Co@CN纳米材料呈片状结构，片状碳骨架上孔结构丰富，从而暴露的活性位点多，具有良好的催化活性；本专利技术另一目的旨在提供上述Co@CN纳米材料在定量检测环境样品中3AP方面的应用。
[0006]技术方案：本专利技术所述的Co@CN纳米材料，所述Co@CN纳米材料采用如下方法制备而成，具体包括如下步骤：
[0007](1)称取明胶溶于去离子水中，加热并均匀分散，得到溶液A；称取2
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甲基咪唑和六水硝酸钴分别溶于去离子水中，分别得到溶液B和溶液C；
[0008](2)将溶液B和溶液C依次加入到溶液A中，水浴加热并搅拌，使溶液混合均匀，冷却后得到均一的紫色凝胶；
[0009](3)将紫色凝胶冷冻干燥，再将冷冻干燥后的固体物置于管式炉中通入氮气煅烧，得到Co@CN。冻干法在干燥过程中通过冷冻样品，并在真空环境下将水分直接转化为气态，避免了体积缩小的问题，有助于保持前驱体的多孔结构，增加比表面积；另外通过在低温下冷冻样品，然后将冷冻的水分以气态的形式去除，避免了水分蒸发引起的材料变硬问题，使干燥后的材料仍能够保持多孔性和可塑性。
[0010]其中，步骤(2)中，明胶、2
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甲基咪唑和六水硝酸钴的质量比为1：2：0.8。
[0011]其中，步骤(2)中，加热温度为30～50℃，搅拌时间为0.8～1.2h。
[0012]其中，步骤(3)中，冷冻干燥为将凝胶在
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80℃的超低温冰箱中预冻3～6h后，再置于冷冻干燥箱中冻干2天。
[0013]其中，步骤(3)中，煅烧温度为500～700℃，煅烧速度为5～6℃/min，煅烧时间为3～5h。
[0014]其中，步骤(3)中，Co@CN呈纳米片状结构，Co纳米颗粒嵌在碳骨架上，片状碳骨架上孔结构越丰富，暴露的活性位点(Co)越多；Co纳米颗粒的尺寸约为11nm。
[0015]上述Co@CN纳米材料在定量检测环境样品中3AP的应用。
[0016]应用过程具体为：
[0017](1)配制醋酸
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醋酸钠缓冲溶液作为反应溶液；
[0018](2)将Co@CN与PMS加入到含有TMB的醋酸
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醋酸钠缓冲溶液中；充分反应后溶液从澄清透明转化为蓝绿色，在波长652nm处测试蓝绿色溶液吸光度；
[0019](3)分别往多份相同的蓝绿色溶液中加入不同浓度的3AP，使用紫外分光光度计在波长652nm处测定溶液的吸光度，得到3AP浓度与溶液吸光度的标准曲线，基于标准曲线，通过测定待测溶液吸光度，即可得到待测溶液中3AP的浓度。
[0020]其中，步骤(1)中，醋酸
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醋酸钠缓冲溶液的pH为3～7，通过0.1M NaOH溶液和0.1M HCl溶液调节醋酸
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醋酸钠缓冲溶液的pH。
[0021]其中，步骤(2)中，Co@CN、PMS与TMB的质量比为0.034：0.456～0.457：4.8～4.9。
[0022]其中，步骤(2)中，反应温度为35～50℃，反应时间为20～40min，在此条件下，Co@CN/PMS将TMB氧化为oxTMB，3AP再与oxTMB发生氧化还原反应。
[0023]其中，步骤(3)中，测定紫外可见光谱范围为500～800nm，并检测652nm处的吸收峰。对于3AP的检测，其线性范围为0～36μM，比色法检测时的线性回归方程为ΔA＝0.0195[3AP]+0.04595，检出限为2.84μM。
[0024]有益效果：相比于现有技术，本专利技术具有如下显著的优点：(1)本专利技术Co@CN纳米材料中Co是催化活性位点，前驱体的冷冻干燥使Co@CN催化剂的比表面积增加，从而暴露的活性位点增加，进而提升其在应用过程中的催化效率和催化活性，提高体系对3AP的检测灵敏度；(2)基于本专利技术方法得到的Co@CN纳米材料，氮的掺入能够增强基质与金属(Co)的相互作用，提高催化剂的稳定性，且有效改善催化剂的电子传递性能，协同提高催化剂的反应活性；(3)本专利技术通过比色传感法能够快速定量检测出环境样品中的3AP，且操作便捷、检测精度高(在0～36μM范围内具有良好的线性响应ΔA＝0.0195[3AP]+0.04595，检出限为2.84μM)，说明使用本专利技术的Co@CN作为催化剂可以有效提高体系对3AP的检测灵敏度，本专利技术解决了目前高效液相色谱定量检测环境样品中3AP存在的操作步骤繁琐、成本高的问题。
附图说明
[0025]图1为实施例1制得的Co@CN的TEM图；
[0026]图2为实施例1制得的Co@CN在不同pH下的催化活性；
[0027]图3为实施例1制得的Co@CN在不同温度下的催化活性；
[0028]图4为PMS浓度对Co@CN催化活性的影响；
[0029]图5为TMB浓度对Co@CN催化活性的影响；
[0030]图6为Co@CN在不同浓度下的催化活性；
[0031]图7为Co@CN的可重复使用性；
[0032]图8为不同3AP浓度对(Co@CN)
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TMB
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PMS紫外
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可见光谱的影响；
[0033]图9为652nm处吸光度和3AP的线性关系；
[0034]图10为(Co@CN)
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TMB
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PMS比色传感平台测定3AP的选择性。
具体实施方式
[0035]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Co@CN纳米材料，其特征在于，所述Co@CN纳米材料采用如下方法制备而成，具体包括如下步骤：(1)称取明胶溶于去离子水中，加热并均匀分散，得到溶液A；称取2
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甲基咪唑和六水硝酸钴分别溶于去离子水中，分别得到溶液B和溶液C；(2)将溶液B和溶液C依次加入到溶液A中，水浴加热并搅拌，使溶液混合均匀，冷却后得到均一的紫色凝胶；(3)将紫色凝胶冷冻干燥，再将冷冻干燥后的固体物置于管式炉中通入氮气煅烧，得到Co@CN。2.根据权利要求1所述的Co@CN纳米材料，其特征在于：步骤(2)中，明胶、2
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甲基咪唑和六水硝酸钴的质量比为1：2：0.8；加热温度为30～50℃，搅拌时间为0.8～1.2h。3.根据权利要求1所述的Co@CN纳米材料，其特征在于：步骤(3)中，冷冻干燥为将凝胶在
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80℃的超低温冰箱中预冻3～6h后，再置于冷冻干燥箱中冻干2天。4.根据权利要求1所述的Co@CN纳米材料，其特征在于：步骤(3)中，煅烧温度为500～700℃，煅烧速度为5～6℃/min，煅烧时间为3～5h。5.权利要求1所述的Co@CN纳米材料在定量检测环境样品中3
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氨基酚(3AP)的应用。6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，具体过程为：(1)配制醋酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘星雨，张武翔，黄诚，李明德，袁赛赛，王新刚，代洪亮，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：