[發(fā)明專利]一種表面修飾巰基的磁性納米材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210470648.6
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN102969106A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃朝章;張建平;蔡國華;鄧其馨;劉秀彩;吳清輝;謝衛(wèi);許寒春
• 申請（專利權(quán)）人: 福建中煙工業(yè)有限責任公司
• 主分類號: H01F1/01
• 分類號: H01F1/01;B01J20/286;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 廈門龍格專利事務(wù)所(普通合伙) 35207
• 代理人: 鐘毅虹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種表面修飾巰基的磁性納米材料，及該磁性納米材料的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

硒是人和動物必需的微量元素之一。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，如果硒的日攝入量<0.8?μmol?L^-1，會導(dǎo)致克山病、癌癥、肝臟心血管疾病，人體免疫系統(tǒng)功能也會缺硒有關(guān).但如果攝入過多，將對人體造成危害。人體補硒的有效途徑是富硒作物的生產(chǎn)。因此，人們對農(nóng)作物施灑硒肥，以便提高人對硒的攝入量。但是，硒的毒性、生物活性與其存在形態(tài)密切相關(guān)，總體而言，無機硒的毒性大于有機硒。因此，硒的形態(tài)分析是必須的。

在天然水體或土壤等環(huán)境樣品中，硒一般以無機形態(tài)存在。而這些無機硒被植物富集，經(jīng)由生物轉(zhuǎn)化后，大部分會以有機硒的形態(tài)存在于植物中。通過食物鏈的傳遞，環(huán)境和生物體中的硒最終可進入到人體內(nèi)，影響著人體健康。因此，進行環(huán)境水質(zhì)中無機硒形態(tài)分析能夠?qū)τ诜乐萎數(shù)刂参镂廴緭p害、維護生態(tài)平衡、保障當?shù)鼐用裆眢w健康具有重要的意義。

然而環(huán)境水樣的基體組成非常復(fù)雜。在測定水樣中的無機硒之前，必須采用合適的樣品前處理技術(shù)將Se(IV,VI)從大體積的樣品中分離、純化出來，并且富集到儀器可以檢測的溶度。固相萃取是常見的分離水體中無機硒的前處理方法，它的原理是基于固相吸附材料對低價和高價的硒及其螯合物的選擇性吸附來實現(xiàn)價態(tài)分離。但是在處理大體積樣品的時候，由于傳統(tǒng)固相吸附材料的吸附容量低、分散性差、表面活性位點少，萃取過程中需要很長時間才能實現(xiàn)硒的完全吸附；隨后還需通過離心或靜置法來實現(xiàn)材料與水體樣品的分離，耗費大量時間。因此發(fā)展一種簡單便捷快速而又有效地分離富集Se(IV,VI)成為硒形態(tài)研究的一個重要方面。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡單、效率高、效果好，能對無機硒形態(tài)分離富集的表面修飾巰基的磁性納米材料及其制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明提供的表面修飾巰基的磁性納米材料，是先采用共沉淀法合成的磁性納米材料，然后先后采用四乙氧基硅烷和γ-巰基丙基三甲氧基硅烷對其進行表面化學(xué)修飾，制備成表面修飾巰基的磁性納米材料，其結(jié)構(gòu)如下式所示：

即通過對磁性納米微球的硅烷化反應(yīng)連接巰基。

上述表面修飾巰基的磁性納米材料的制備方法如下：

（1）采用共沉淀法合成四氧化三鐵的磁性納米顆粒：將10-12?g氯化鐵和4-6?g氯化亞鐵溶解在100-200?mL蒸餾水，在機械攪拌器攪拌下，在氮氣保護下加熱至70-100℃。然后加入10-20?mL?10-30％的NH₃·H₂O，溶液的顏色馬上由橘紅色變成黑色。降至室溫后，所得納米粒子分別用二次蒸餾水和0.02-0.04?mol?L^-1的NaCl洗滌數(shù)次，最后用蒸餾水保存。

（2）將步驟（1）合成的四氧化三鐵的磁性納米顆粒投入到250?mL的三口燒瓶里，加入60-80?mL?5-10％（V/V）的TEOS和60-80?mL的丙三酮，用醋酸將混合液的pH值調(diào)至4.5-7.0。然后在機械攪拌器攪拌下，在氮氣保護下于80-90℃回流2-4?h。降至室溫后，分別用蒸餾水和甲醇洗滌多次。最后所得的納米磁硅球于蒸餾水中保存。

（3）將5-15?g的納米磁硅球用乙醇洗滌數(shù)次，投入到150-200?mL含1-3％的γ-巰基丙基三甲氧基硅烷和95％乙醇的混合溶液中，用醋酸調(diào)節(jié)pH至4.5-7.0。然后將溶液轉(zhuǎn)移至250?mL的三口燒瓶里，在機械攪拌器攪拌下，在氮氣保護下于60℃回流2-4?h。所得納米硅球分別用蒸餾水和乙醇洗滌數(shù)次，最后在室溫下，在真空干燥箱中烘干，備用。

所述的表面修飾巰基的磁性納米材料，應(yīng)用在無機硒形態(tài)的分析中。

本發(fā)明磁性納米材料以其易于表面修飾、溶液分散性好、比表面積大以及靈敏的磁場感應(yīng)性為其應(yīng)用于無機硒形態(tài)的分離富集方面提供了可能。本發(fā)明合成了磁性納米微球，進而合成表面含巰基的新型磁性納米材料。利用該材料作為吸附劑，進行無機硒的形態(tài)分離富集以及ICP-MS直接檢測并初步應(yīng)用于煙區(qū)實際水樣中的硒形態(tài)分析，從而縮短了樣品萃取、分離的時間，解決了復(fù)雜基體中痕量元素分析的困難；也為磁性納米材料的應(yīng)用開辟了新的途徑。

本發(fā)明合成的表面修飾巰基的磁性微球，合成方法簡單有效并具有很好的磁場感應(yīng)性，放入含Se(IV)和Se(VI)的樣品中，Se(IV)選擇性吸附在磁性材料后，無需離心分離，采用簡單磁場作用即可實現(xiàn)Se(IV)和Se(VI)的分離。