[發明專利]氮碳表面修飾納米二氧化鈦纖維頭及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201910067958.5
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109821512A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 馬明廣;魏云霞;劉芳;劉海霞;尚瓊
• 申請（專利權）人: 蘭州城市學院
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;B01D15/10;G01N30/02;G01N30/06
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

本發明公開了一種氮碳表面修飾納米二氧化鈦纖維頭的制備方法，包括以下步驟：取一截鈦絲清洗，通過陽極氧化法在鈦絲表面得到二氧化鈦納米管陣列，然后將鈦絲沖洗并干燥；將陽極氧化的鈦絲浸沒在硫酸和苯胺混合電解質中，進行電聚合反應；將聚合反應后的鈦絲清洗后真空干燥；然后在400～520℃溫度下進行碳化處理，在氮氣中冷卻，即得氮碳表面修飾納米二氧化鈦纖維頭。本發明中經碳化所得的富氮碳質材料緊密包覆在二氧化鈦納米管的支撐柱上，在萃取操作中纖維涂層不易脫落；均勻多孔的納米結構涂層不僅擁有更大的比表面積，更多的吸附位點，有利于有機物質的萃取。

技術領域

本發明涉及固相微萃取技術領域，具體涉及一種氮碳表面修飾納米二氧化鈦纖維頭。

背景技術

傳統的固相微萃取(SPME)，是將非常小量的吸附劑固定在石英纖維、毛細管或金屬絲纖維基體上。通常目標分析物首先從樣品基質中提取到纖維涂層，隨后與儀器聯用進行分析。因此，萃取效率主要依賴于纖維涂層的性質，萃取的體積受限于SPME纖維支撐體的形貌。陽極氧化鈦絲得到的垂直、定向、有序的二氧化鈦涂層由于比表面積大、熱穩定性高、機械強度大而引起越來越多的關注。雖然在二氧化鈦形狀和尺寸控制，合成方法開發取得的較大的進步，但是二氧化鈦纖維基體萃取能力仍有待提高。

紫外線吸收劑廣泛應用于個人護理產品，如防曬霜、化妝品、美容霜、護膚液、口紅、發膠、染發劑和洗發水。每年全球市場生產的紫外線吸收劑超過10000噸，最近幾年，紫外線吸收劑的潛在危害性越來越大。然而，這些合成化合物在水環境中的存在屬痕量水平，分析測定前首先需要預富集。介于此，檢測分析水環境中的紫外線吸收劑對水環境的治理尤為重要。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優點。

本發明還有一個目的是提供上述氮碳表面修飾納米二氧化鈦纖維頭的制備方法，其通過碳化熱解聚苯胺二氧化鈦納米涂層，不僅提高涂層中氮的含量增加纖維涂層的疏水性，還使富氮碳質材料包覆在二氧化鈦納米管上，使氮碳表面修飾納米二氧化鈦纖維頭在固相微萃取與高效液相色譜聯用分析過程中富氮碳質材料不易脫落。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種氮碳表面修飾納米二氧化鈦纖維頭的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、取一截鈦絲，進行清洗，通過陽極氧化法在鈦絲表面得到二氧化鈦納米管陣列，然后沖洗鈦絲，并干燥；

步驟二、將陽極氧化的鈦絲浸沒在濃度為0.8～1.1mol/L硫酸和濃度為0.4～0.6mol/L苯胺混合電解質中，在工作電壓為8～12V條件下進行電聚合反應55～70min，得聚苯胺復合的二氧化鈦納米管纖維；

步驟三、將聚苯胺復合的二氧化鈦納米管纖維進行清洗，85～95℃下在真空干燥170～200min；

步驟四、將干燥后的聚苯胺復合的二氧化鈦納米管纖維400～520℃溫度下碳化處理，在氮氣氛中冷卻，富氮碳質材料包覆在二氧化鈦納米管纖維上，即得氮碳表面修飾納米二氧化鈦纖維頭。

優選的是，所述的氮碳表面修飾納米二氧化鈦纖維頭的制備方法中，所述步驟一中陽極氧化法具體步驟為：截取的6cm鈦絲，鈦絲一端在超聲清洗器中用甲醇和超純水分別清洗5min，清洗后的鈦絲浸在含氟化銨的乙二醇電解液中，室溫下，在電壓20V條件下陽極氧化30min，在鈦絲表面原位得到二氧化鈦納米管陣列，然后用超純水沖洗鈦絲并在空氣干燥。

優選的是，所述的氮碳表面修飾納米二氧化鈦纖維頭的制備方法中，所述電解液為含濃度為5g/L氟化銨的乙二醇電解液，所述乙二醇的體積分數為45～55％。

優選的是，所述的氮碳表面修飾納米二氧化鈦纖維頭的制備方法中，所述步驟二中的電聚合反應采用三電極系統，鉑棒為對電極，陽極化的鈦絲為工作電極，飽和的甘汞電極為參比電極。