[發(fā)明專利]基于MOF的羥基化磁性氮摻雜碳納米管的制備及其用于茶葉中生長素含量的檢測

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010004096.4
• 申請(qǐng)日: 2020-01-03
• 公開（公告）號(hào): CN111036184A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張?zhí)m;陳暉;鄭詩穎;楊江帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/281
• 分類號(hào): B01J20/281;B01J20/28;B01J20/30;C01B32/16;G01N30/06
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 修斯文;蔡學(xué)俊

本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于MOF的羥基化磁性氮摻雜碳納米管的制備方法及其應(yīng)用。將MOF在管式爐中直接煅燒而成的，后利用化學(xué)手段對(duì)該材料進(jìn)行羥基化修飾，從而制備出羥基化磁性氮摻雜碳納米管材料。本發(fā)明制備工藝簡單，所得的羥基化磁性氮摻雜碳納米材料在已有的強(qiáng)酸堿條件下依舊保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、較高磁性以及比表面積大的基礎(chǔ)上，增加了水分散性。同時(shí)大量未配位的羥基基團(tuán)使得材料對(duì)含羧基的目標(biāo)物有更好的選擇性，將其用于受土壤中重金屬脅迫下茶葉中生長素含量變化的監(jiān)控，有助于對(duì)植物在土壤受重金屬脅迫下的生長機(jī)制的解析和了解。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于MOF的羥基化磁性氮摻雜碳納米管的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

生長素是最早被發(fā)現(xiàn)的植物激素，在植物細(xì)胞、組織和器官的分化、生長及植物與環(huán)境間的信息交流中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。生長素的基本作用是調(diào)控細(xì)胞生長和分裂，通過在植物體內(nèi)的不對(duì)稱分布，實(shí)現(xiàn)廣泛的生理作用，如調(diào)控器官形成、莖的伸長、主根延伸和側(cè)根發(fā)生、花和果實(shí)發(fā)育以及響應(yīng)環(huán)境刺激。外界環(huán)境信號(hào)（金屬脅迫）和植物內(nèi)源信號(hào)通過調(diào)控生長素的原位合成、代謝以及極性運(yùn)輸，導(dǎo)致組織細(xì)胞間生長素濃度的改變，實(shí)現(xiàn)調(diào)控作用。因此，研究其因極性運(yùn)輸方式產(chǎn)生的濃度梯度分布對(duì)其功能的發(fā)揮有著重要作用，也可以合理調(diào)節(jié)施肥種類、時(shí)間等條件來促進(jìn)植物健康快速生長。

植物生長激素在植物中含量極低且所處的成分背景非常復(fù)雜，而固相萃取 (SPE)是生長素分離富集的常用前處理方法，它產(chǎn)生于 20 世紀(jì) 70 年代中期，是目前用于樣品提純、分析物濃縮富集最為廣泛的基于固相吸附劑的方法。SPE 具有操作簡便、溶劑消耗少等優(yōu)點(diǎn)，但是其也有萃取小柱容易堵塞、操作過程耗時(shí)較長等缺點(diǎn)。為了克服這些缺點(diǎn)，又衍生出了一些固相萃取新技術(shù)新方法。磁性化的固相吸附劑（MSPE）法，是通過永磁鐵產(chǎn)生的外加磁場的幫助，使得磁性化的固相吸附劑與樣品溶液的得以分離。由于這種分離方法快速、簡單，所以近年受到關(guān)注。

羥基化碳納米管是增強(qiáng)碳納米管材料親水性的方法之一。羥基作為有較強(qiáng)氫鍵作用的官能團(tuán)，在溶液中有很好的親水性，在碳納米管上引入羥基，有利于提高碳納米管的親水性能，使其在水中有良好的分散性，為檢驗(yàn)植物中痕量生長素提供便利。并且羥基與生長素結(jié)構(gòu)中的羧基存在靜電作用，羥基化的碳納米管材料與生長素能更好地結(jié)合，具有一定選擇性。因此，羥基化的碳納米管材料相比于原有的材料，能更好地測定植物中生長素的含量。

磁性氮摻雜碳納米管作為吸附材料，具有比表面積較大，環(huán)境穩(wěn)定性好，容易制備且易富集分離的特點(diǎn)，但磁性氮摻雜碳納米管材料存在親水能力差，在水中不易分散、易沉降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于MOF的羥基化磁性氮摻雜碳納米管的制備方法及其應(yīng)用，通過化學(xué)手段使材料表面產(chǎn)生親水性基團(tuán)羥基，從而在整體上提高材料在水溶液中的分散能力，延長其在水中沉降的時(shí)間，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。在已有的通過煅燒法制備的磁性氮摻雜碳納米管的制備基礎(chǔ)上，羥基化得到親水性更優(yōu)的碳納米吸附材料，將其用于受土壤中重金屬脅迫下茶葉中生長素含量變化的監(jiān)控，有助于對(duì)植物在土壤受重金屬脅迫下的生長機(jī)制的解析和了解。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于MOF的羥基化磁性氮摻雜碳納米管的制備，其是在將MOF在管式爐中直接煅燒而成的，后利用化學(xué)手段對(duì)該材料進(jìn)行羥基化修飾，從而制備出羥基化磁性氮摻雜碳納米管材料。具體為由易于制備的MOF(ZIF-67)煅燒而成，在氫氣還原下，磁性Co原子暴露在表面，使材料具有較強(qiáng)磁性；在保留MOF相貌的同時(shí)，其表面生成了含有大量游離N元素的碳納米管。并且以磁性氮摻雜碳納米管為基礎(chǔ)，進(jìn)一步進(jìn)行親水性修飾，在其表面引入羥基，通過羥基與水分子的氫鍵作用，增強(qiáng)其在水中的分散性。同時(shí)大量未配位的羥基與生長素中的羧基具有很強(qiáng)的親和性和靜電吸引作用，可以大大提高吸附選擇性。

進(jìn)一步地，其包括如下步驟：

1）磁性氮摻雜碳納米管材料的制備