[發明專利]一種功能型磁性離子液體石墨烯吸附劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201810966686.8
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN109078613A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 高仕謙;張占恩;劉小燕
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30;G01N1/34;G01N1/40
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發明提供一種功能型磁性離子液體石墨烯吸附劑的制備方法及應用，本發明的制備方法包括以下步驟：S1.將水溶性三價鐵鹽和離子液體按比例混合，充分反應得到棕黃色的磁性離子液體，將得到的磁性離子液體加水萃取分離，去除未反應物，然后真空干燥得到純磁性離子液體；S2.將石墨烯溶解到水溶性離子液體溶液中，加入步驟S1制備的純磁性離子液體和二價鐵鹽，逐滴加入濃氨水，在常溫常壓的無氧超聲波作用下反應得到沉淀，最后分離純化洗滌干燥，得到功能型磁性石墨烯。本發明的功能型磁性石墨烯可以富集復雜基質樣品中的痕量生物毒素、農藥、獸藥和紫外線吸收劑，并且在富集前無需對基質樣品進行前期凈化，過程簡單、快速、高效。

技術領域

本發明涉及水體吸附材料，具體涉及磁性離子液體石墨烯和制備方法及其在微囊藻毒素吸附中的應用。

背景技術

隨著全球形經濟的快速發展，飲用水和食品安全日益嚴重，有研究報道，在地方飲用水源地的水體中微囊藻毒素、獸藥、農藥和紫外線吸收劑均有檢出，而在食品中，比如乳制品、蜂蜜、植物油中檢測出黃曲霉毒素、農藥和激素類殘留。上述污染物對生物體甚至人體造成嚴重的危害。

由于基質樣品復雜性，要對其中多種污染物的同時檢測，樣品前處理技術顯得尤為重要。目前用于復雜基質樣品中痕量污染物檢測的前處理方法主要為固相萃取法，與傳統的液液萃取技術相比，固相萃取技術有較強富集能力，但仍有操作繁瑣、使用溶劑過多、耗時過長及易堵柱的缺點。因此，隨著檢測技術和檢測效率的提高，建立多種污染物殘留的快速檢測技術顯得尤為重要。

隨著各種新型材料的不斷發現，為制備出新型的吸附劑提供了可能，也為建立更加快速有效的檢測方法帶來了希望。離子液體(Ionic liquid，簡稱IL) 作為一種具有自組裝能力的新型“綠色”溶劑，近年來，其應用已經從綠色化工領域擴展到了材料合成領域。主要是由于離子液體的蒸汽壓較低，作為反應的介質時能使原本在100℃的高壓反應在常壓或較低的壓力下也可以進行；其界面張力和界面能均較小且易形成氧鍵，可形成一定的有序結構，為制備有序性材料起結構導向的作用，物質在該體系中可以快速成核并形成較小的顆粒；另外離子液體對很多無機物、有機物甚至高分子聚合物都有良好的溶解性，能為合成材料提供良好的反應介質；同時由于其具有該性質，使其在分析化學領域中實現對多污染物進行廣譜性選擇吸附方面發揮著重要作用。

石墨烯(G)是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，具有超大的比表面積，大的共軛體系，很強的疏水性，較高的耐酸、耐堿、耐熱性能和化學穩定性。在石墨烯的表面可以進行功能化修飾，從而產生不同的作用效果。傳統合成磁性石墨烯的方法主要是先合成四氧化三鐵磁性納米粒子，而后采用化學合成法將石墨烯負載包裹在磁性納米粒子表面形成磁性納米符合材料，由于石墨烯在溶液中不具備良好的分散性，從而限制了功能化石墨烯的研究。本發明采用離子液體作為穩定劑，以磁性離子液體作為反應物與石墨烯結合形成具備良好晶型的磁性石墨烯納米復合材料；并將此復合材料應用于富集環境樣品中新型污染物的提取與富集，采用LC-MS/MS法實現對環境水體和食品中的痕量污染物的濃度水平進行評估。

發明內容

要解決的技術問題：本發明的目的是選用功能型磁性離子液體磁流體作為合成前驅體，以水溶性離子液體作為輔助合成微乳劑，制備磁性離子液體石墨烯高分子納米材料。

技術方案：功能型磁性離子液體石墨烯吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

S1. 合成功能型磁性離子液體：將水溶性三價鐵鹽和離子液體按比例混合，充分反應作用得到棕黃色的磁性離子液體，將得到的磁性離子液體加水萃取分離，將未反應的反應物去除，然后真空干燥得到純磁性離子液體；

S2. 磁性功能型離子液體石墨烯的合成：將石墨烯，水溶性離子液體和步驟S1制備的純磁性離子液體按比例加入至超純水中，充分反應后，在常溫常壓、無氧環境下，加入水溶性二價鐵鹽，逐滴加入濃氨水，在超聲波作用下繼續反應得到沉淀，最后利用磁鐵分離純化洗滌干燥，得到磁性石墨烯。