[發明專利]一種雙功能AA-NiMn-CLDHs@HNTs-Ag納米馬達及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202210608449.0
• 申請日: 2022-05-31
• 公開（公告）號: CN114950546B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 李嘉;邢寧寧;趙蔚琳;張曉蕾;韓揚;胡開元;羅輝
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;B01J23/89;B01J35/10;G01N21/78;C02F1/72;C02F101/34
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張春連

本發明公開了一種雙功能AA?NiMn?CLDHs@HNTs?Ag納米馬達及其制備方法和應用，通過酸刻蝕和高溫煅燒得到擴腔活化的HNTs，將HNTs分散在CHsubgt;3/subgt;COOAg前驅體溶液，經過多次真空負壓吸注過程將CHsubgt;3/subgt;COOAg前驅體溶液注入HNTs管腔中，在馬弗爐中高溫煅燒得到內腔固定Ag納米顆粒的HNTs(HNTs?Ag)。將HNTs?Ag充分分散在NiMn?LDHs的前驅體溶液中，在其表面原位生長NiMn?LDHs納米片，經高溫煅燒得到NiMn?CLDHs@HNTs?Ag納米馬達，然后對其進行AA表面修飾，得到雙功能催化型AA?NiMn?CLDHs@HNTs?Ag納米馬達。本發明制備的雙功能催化型AA?NiMn?CLDHs@HNTs?Ag納米馬達具有檢測和降解雙功能，同時實現水體中痕量苯酚的比色檢測和高效降解。

技術領域

本發明屬于催化劑及環境監測和修復技術領域，具體涉及一種雙功能催化型AA-NiMn-CLDHs@HNTs-Ag納米馬達及其制備方法和應用。

背景技術

苯酚是一種易致癌的有毒污染物，因應用范圍廣而大量存在于環境中。因此，人們開發了多種檢測技術，如色譜法、分光光度法、光催化法、吸附法和電化學法等。這些檢測方法通常需要昂貴的儀器和專業的技術人員，其實際應用范圍受到極大限制。此外，這些方法功能單一，并不能對檢測到的苯酚及時進行降解處理，因此設計開發一種簡單而靈敏兼具檢測和降解雙功能的方法具有良好的應用前景，特別是對極低濃度的苯酚進行檢測和降解。

自驅動微納馬達是一種可以將外界能量轉化為驅動力的快速運動的一種微型裝置，在環境修復領域得到了極大的關注。微納馬達的主要驅動機理包括氣泡反沖、自電泳、自擴散、自熱泳及外部磁場驅動等。其中利用化學反應產生的氣泡反沖推進機制因具有易實現、驅動力強、環境適應性好而受到廣泛的關注。氣泡驅動微納馬達最常用的燃料是H₂O₂，其分解過程中只產生H₂O和O₂，沒有其他有毒殘留物，而且氣泡脫落過程可以為微納馬達提供反向推力，驅動微納馬達運動。此外，微納馬達可以作為多種功能單元的載體，將自主運動性能和催化性能良好地結合在一起，在無需額外攪拌的情況下促進溶液的擾動，加速傳質，增加了催化劑與污染物之間的接觸幾率，從而極大地提高了檢測及降解效率。

埃洛石納米管(HNTs)是具有鋁硅酸鹽雙層結構的環境友好型天然納米材料。具有穩定性高、耐有機溶劑和易于處理或重復使用的物理和化學性質。HNTs內外表面具有不同的化學結構和相反的電荷，可以選擇性地修飾不同的功能單元，如藥物、酶、DNA、無機納米顆粒以及二維納米材料等。層狀雙氫氧化物(LDHs)是一種具有水滑石狀結構的二維層狀材料，比表面積大，活性位點暴露多，廣泛應用于超級電容器、催化和生物醫學等領域。而過渡金屬基LDHs由于具有類過氧化物酶的活性而被廣泛應用于催化和傳感領域。然而，LDHs納米片的團聚性掩蓋了其活性位點，進而降低催化活性，解決這一問題的有效方法是將LDHs錨定在載體材料上，形成形狀和性能可控的多維復合材料。

綜上所述，研發一種可自主驅動，對酚類化合物實現快速檢測和降解的方法具有重要意義。

發明內容

針對現有技術對苯酚污染物的程序復雜，不適合現場可視化快速分析及自主動態降解，且存在檢測靈敏度低，降解效率低，需要額外攪拌等問題，本發明公開了一種雙功能催化型AA-NiMn-CLDHs@HNTs-Ag納米馬達及其制備方法和應用，Ag納米顆粒和NiMn-CLHDs催化H₂O₂分解產生O₂，為馬達運動提供動力，同時具有類過氧化物酶活性，可實現對污染物的比色檢測。NiMn-CLDHs的類芬頓催化活性可有效降解水體中的苯酚污染物。

本發明通過以下技術方案實現：

一種雙功能催化型AA-NiMn-CLDHs@HNTs-Ag納米馬達的制備方法，包括以下步驟：

（1）HNTs的預處理：對HNTs進行擴腔活化；