[发明专利]一种苯基修饰的磁性石墨烯/介孔二氧化硅复合材料的制备及作为固相萃取剂的应用

说明书

本发明提供了一种本发明苯基修饰的磁性石墨烯/介孔二氧化硅（MG‑MS‑Ph）复合材料，主要作为固相萃取剂用于复杂的农药废水处理中，属于复合材料领域和废水处理领域。本发明先通过溶剂热反应一步合成磁性石墨烯，再通过一锅法完成苯基官能化的介孔二氧化硅对磁性石墨烯的表面修饰，从而得到具有分层的桥洞结构，大表面积，高度有序的中孔结构和更高的饱和磁化强度的苯基修饰的磁性石墨烯/介孔二氧化硅（MG‑MS‑Ph）复合材料。吸附试验表明，该材料对常见的农药具有较高的去除效率和平衡吸附量，而且吸附速度快、吸附效率高，因此可用于有效除去复杂废水中的农药。

技术领域

本发明涉及一种新型苯基修饰的磁性石墨烯/介孔二氧化硅复合材料的制备；本发明同时还涉及该复合材料作为固相萃取剂应用于复杂农药废水的处理，属于复合材料领域和废水处理领域。

背景技术

农药是指在农业生产中，为保障、促进植物和农作物的成长，所施用的杀虫、杀菌、杀灭有害动物（或杂草）的一类药物统称，包括有机磷酸酯（有机磷农药），氨基甲酸酯类，氯乙酰苯胺，和拟除虫菊酯类，在农业上用于防治病虫以及调节植物生长、除草等药剂。即使在很低的浓度，广泛而长期使用和处置不当都会造成严重的空气，水，土壤和农产品的污染，最终危害生态系统，包括人类。杀虫剂的高毒性归因于它们不可逆地抑制乙酰胆碱酯酶在中枢和周围神经系统的活性，从而导致乙酰胆碱递质在体内的积累，这可导致对神经系统，呼吸道，和心血管系统的损害，多器官功能衰竭和致命的后果。因此，必须开发一种简单，高灵敏度和快速的分析方法用于检测和定量测定残留农药保护环境和公众安全。然而，即使现代已有强大技术应用到农药检测，由于在复杂的环境中杀虫剂是痕量级的，杀虫剂的直接分析很困难。因此，仪器分析之前，分析物的富集和浓缩预处理是必要的。

目前，已经有许多样品预处理技术用于提取农药，如固相萃取，液液萃取，固相微萃取等。其中，固相萃取是最有效的方法之一，其操作简便，萃取时间短，良好的富集效率和有机溶剂用量少等特点。磁性固相萃取（MSPE）技术作为一种新型的萃取分离技术，使用磁性纳米材料作为吸附剂，磁性纳米颗粒分散到样品溶液中显著的增加了与分析物之间的接触界面。而且，吸附剂可以很容易地通过外部磁场分离无需繁琐的离心分离或过滤，使样品的预处理过程省时省力，更方便，且经济。相较常规固相萃取填料（活性炭（AC），多壁碳纳米管（MWNTs），单壁碳纳米管（SWNTs））相比，纳米颗粒的比表面积大，扩散距离短，只需要使用少量的吸附剂和较短的平衡时间就能实现低浓度的微量萃取，具有非常高的萃取能力和萃取效率。因此，磁性固相萃取技术在细胞分离，药物转运，酶的固定化，目标有机物的吸附-分离，环境科学，食品科学，基因组学，蛋白组学等诸多领域中都展示了极高的应用前景。然而，由于单纯的磁性纳米颗粒表面积小和容易团聚，使其吸附容量和去除效率较低。因此，对磁性纳米颗粒的表面进行适当的修饰已引起相当大的关注。

发明内容

本发明的目的是提供一种苯基修饰的磁性石墨烯/介孔二氧化硅复合材料（MG-MS-Ph）的制备方法。

本发明的另一目的是提供上述苯基修饰的磁性石墨烯/介孔二氧化硅复合材料（MG-MS-Ph）作为固相萃取剂在农药废水处理中的应用。

一、复合材料（MG-MS-Ph）的制备

本发明苯基修饰的磁性石墨烯/介孔二氧化硅复合材料（MG-MS-Ph）的制备，是先通过溶剂热反应合成磁性石墨烯，再通过一锅法完成苯基官能化的介孔二氧化硅对磁性石墨烯的表面修饰。其具体制备工艺如下：

（1）溶剂热还原反应合成磁性石墨烯：将氧化石墨烯分散于乙二醇中超声剥离0.5~1h，加入FeCl₃﹒6H₂O超声分散均匀后，于30~40℃搅拌反应2~3h；再加入乙酸钠和聚乙二醇，继续搅拌0.5~1h；然后转入反应釜，于180~200℃反应20~24h，乙醇洗涤，真空干燥，得磁性石墨烯（MG）。