纳米纤维状白碳黑及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种纳米纤维状白碳黑及其制备方法与应用。本发明专利技术的制备纳米纤维状白碳黑的方法，是用酸溶液与纤蛇纹石反应，使所述纤蛇纹石的酸蚀率达到４２－５５％，得到白碳黑；所述酸溶液中的Ｈ＋浓度为０．５－２ｍｏｌ／Ｌ。本发明专利技术的纳米纤维状白碳黑具有纳米多孔纤维状结构、均匀的粒度（纤维直径小于１００ｎｍ）和大的比表面积，弥补了现有固相萃取小柱（ｆｌｏｒｉｓｉｌ）中颗粒较大（８０～１００目）、比表面积较小的不足之处，可以广泛的应用于分析化学领域尤其是小分子的选择性净化吸附剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米纤维状白碳黑及其制备方法与应用。
技术介绍
固相萃取(Solid Phase Extraction-SPE)技术自70年代后期问世以来，由于其 高效、可靠及耗用溶剂量少等优点，在食品安全、环境监测分析等许多领域得到了快速发 展。现阶段已逐渐取代传统的液液萃取而成为样品预处理的可靠而有效的方法。该分析 方法中大量使用的固相萃取柱为Florisil SPE柱。柱填料Florisil是一种高选择性的 吸附剂，在制备和分析色谱中有巨大的潜力。这种吸附剂主要有三种成分组成，二氧化硅 (84. 0% )、氧化镁(15. 5% )和硫酸钠(0. 5% )，由美国的Silica Company生产。典型的 应用包括农药残留的净化、有机氯农药的分离、内分泌物及油脂的分离、PCBs，PAHs，烃类中 含氮化合物，抗生素类物质的分离等。 Florisil SPE柱的厂家主要包括美国安捷伦公司的AccuBond11 Florisil系列，美国瓦里安公司的B0ND ELUT FL系列，美国Alltech Associates公司的Extract-Clean、Ultra-Clean和Maxi-Clean系列等等，它们都有不同的体积和填料重量，适于各种样品预处理。但所有的柱填料均来自美国Silica Company公司生产的Florisil材料。 纤蛇纹石，化学式Mg6[Si40j (0H)8，为天然纳米管状矿物，前人对其成分、结构等性质已经有了很详尽的研究(江绍英主编.1987.蛇纹石矿物学及性能测试[M].北京地质出版社)。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种纳米纤维状白碳黑及其制备方法与应用。 本专利技术所提供的制备纳米纤维状白碳黑的方法，是用酸溶液与纤蛇纹石反应，使 所述纤蛇纹石的酸蚀率达到42_55%，得到的纤蛇纹石酸蚀产物即为白碳黑；所述酸溶液 中的H+浓度为0. 5-2mol/L。 其中，所述H+和纤蛇纹石的配比可为(0.025-0. 050)mol H+ : (l-2)g纤蛇纹石， 所述反应的反应时间可为42-127分钟；所述反应的温度可为90-100°C。 本专利技术的方法中，现有的酸溶液均可选用，如盐酸水溶液。所述纤蛇纹石具体可为 超基性岩型纤蛇纹石，如青海茫崖石棉矿的超基性岩型纤蛇纹石。 在实际应用中，所述H+和纤蛇纹石的配比具体可为0. 050mol H+ : lg纤蛇纹石；所述反应的时间具体可为127分钟；所述酸蚀率具体可为55%。 由上述方法制备的纳米纤维状白碳黑也属于本专利技术的保护范围。 上述方法制备的纳米纤维状白碳黑的比表面积具体可为503m7g，最大吸附量具体可为346cmVg，孔容具体可为0. 45cmVg，平均孔径具体可为3. 54nm。 所述纳米纤维状白碳黑作为无定形二氧化硅，其具有独特的纳米多孔纤维状结构、大比表面积和孔容，以及独特的孔隙结构等特点，适合作为吸附剂。所述的纳米纤维状白碳黑可用来进行农药残留分析或农药残留的净化。 含有所述纳米纤维状白碳黑的吸附剂也属于本专利技术的保护范围。 本专利技术的另一个目的是提供一种固相萃取柱。 本专利技术所提供的固相萃取柱中的填料为所述的纳米纤维状白碳黑。 所述固相萃取柱可通过将所述纳米纤维状白碳黑装入塑料小柱，上下用筛板压紧获得，可用现有的多种方法装填料，可根据不同的实验要求装填不同规格的固相萃取柱。 所述的固相萃取柱可用来进行农药残留分析或农药残留的净化。所述农药具体可为百菌清、三唑酮、联苯菊酯、甲氰菊酯、氯氟氰菊酯、氟氯氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯或溴氰菊酯。 本专利技术的制备纳米纤维状白碳黑的方法中所用原料的资源丰富，纤蛇纹石产出于 我国典型的、储量较大的石棉矿——青海茫崖石棉矿；制备工艺的成本低，简单的酸蚀，确 保纳米纤维状白碳黑价位低。本专利技术的纳米纤维状白碳黑具有纳米多孔纤维状结构、均匀 的粒度(纤维直径小于100nm)和大的比表面积，弥补了现有固相萃取小柱(florisil)中 颗粒较大(80 100目)、比表面积较小的不足之处，可以广泛的应用于分析化学领域尤其 是小分子的选择性净化吸附剂。目前固相萃取净化技术所用的固相萃取填料均为球状颗 粒。该专利技术首创纳米纤维状白碳黑应用于农产品中农药残留等小分子有机物的净化分析。 对于固相萃取材料制备与应用拓宽了一个全新的领域。附图说明 图1为纳米纤维多孔白碳黑Chry-s3外观形貌图。 图2为纳米纤维多孔白碳黑Chry-s3微观形貌图。 图3为纤蛇纹石酸蚀产物的XRD图谱。 1、2、3、4和5分别代表Chry-s7、 Chry-s8、 Chry-s5、 Chry-s2和Chry-s3。 图4为纤蛇纹石酸蚀产物的红外图谱。 1、2、3、4和5分别代表Chry-s7、 Chry-s8、 Chry-s5、 Chry-s2和Chry-s3 图5为纳米纤维多孔白碳黑Chry-s3的红外图谱。 图6为纤蛇纹石酸蚀产物的的低温N2吸附等温曲线 1、2、3、4和5分别代表Chry-s7、 Chry-s8、 Chry-s5、 Chry-s2和Chry-s3 图7为纳米纤维多孔白碳黑Chry-s3的差热热重曲线。 图8为纳米纤维状多孔白碳黑固相萃取柱装填图。 图9为Shimadzu2010， DB-1测定的西红柿样品杂质去除比较图 A :已有产品Florisil填料固相萃取柱处理测试西红柿空白样品 B :纳米纤维状多孔白碳黑Chry-s3固相萃取柱处理测试西红柿空白样品 图10为用Agilent6890N， DB-1测定的油菜样品杂质去除比较图 A图已有产品Florisil填料固相萃取柱处理测试油菜空白样品 B图纳米纤维状多孔白碳黑Chry-s3固相萃取柱处理测试油菜空白样品具体实施例方式下述实施例中如无特殊说明所用方法均为常规方法，所用试剂均可从商业途径获得。 实施例1、制备纳米纤维多孔白碳黑Chry-s3 以青海茫崖石棉矿的超基性岩型纤蛇纹石为原料。 盐酸(HC1)分析纯，北京化工厂北京化学试剂公司；无水乙醇(C2H50H)化学纯，北京化学试剂公司。 采用正交实验分析纤蛇纹石的用量、盐酸溶液浓度和反应时间三个因素，纤蛇纹石的用量设lg、1. 5g和2g三个水平，盐酸溶液浓度设0. 5mol. L—\lmol. L—1和2mol. L—1三个水平，每一浓度的盐酸溶液体积为25mL，反应时间设42min、85min和127min三个水平，由此得出正交实验的因素水平表如表1所示。 表l.正交实验因素水平表<table>table see original document page 5</column></row><table> 将三个因素纤蛇纹石的用量、盐酸溶液浓度和反应时间分别放在L9 (3*4)表的任意三列上，将表中纤蛇纹石的用量、盐酸溶液浓度和反应时间所在的三列上的数字1，2和3分别用相应的因素水平去替代，得9次试验方案。正交实验方案如表2所示。 表2.正交实验方案设计因素试验号ChryHC1酸蚀时间11 (lg)1 (0. 5mo1/1)2(42min)2l(lg)2(lmol/l)1(85min)3l(lg)3(2mol/l)3(127min)42(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备白碳黑的方法，是用酸溶液与纤蛇纹石反应，使所述纤蛇纹石的酸蚀率达到４２－５５％，得到的纤蛇纹石酸蚀产物即为白碳黑；所述酸溶液中的Ｈ＋浓度为０．５－２ｍｏｌ／Ｌ。

【技术特征摘要】
制备白碳黑的方法，是用酸溶液与纤蛇纹石反应，使所述纤蛇纹石的酸蚀率达到42-55％，得到的纤蛇纹石酸蚀产物即为白碳黑；所述酸溶液中的H+浓度为0.5-2mol/L。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述IT和纤蛇纹石的配比为 (0.025-0. 050)mol H+ : (1_2) g纤蛇纹石，所述反应的反应时间为42-127分钟；所述反应 的温度为90-100°C 。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述纤蛇纹石为青海茫崖超基性岩 型纤蛇纹石。4. 根据权利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于所述酸溶液为盐酸水溶液。5. 根据权利要求1至4中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖志勇，欧阳喜辉，王立娟，
申请(专利权)人：北京市农业环境监测站，
类型：发明
国别省市：11[]