[发明专利]一种磁性纳米复合材料的制备方法

说明书

本发明属于水环境中重金属检测技术领域，涉及一种分离富集水环境中7种重金属离子并同时测定含量的方法。涉及一种二氧化硅修饰的磁性纳米材料的制备及其在环境水样中痕量重金属检测中的应用。使用了制备所得的Fe₃O₄‑GO @ SiO₂纳米复合材料作为新型SPE吸附剂材料，采用磁固相萃取技术对环境水样进行前处理，使用ICP‑MS作为检测方法同时和灵敏地测定几种真实水样中的Cr（Ⅲ），Co（Ⅱ），Ni（Ⅱ），Cu（Ⅱ），Cd（Ⅱ），Pb（Ⅱ），Ag（Ⅰ）离子含量。优化了几种萃取参数和解吸条件，成功建立了一种简单，高效，快速的MSPE‑ICP‑MS组合分析方法。与传统方法相比，本方法具有较高的吸附容量和较低的检出限，具有灵敏度高，线性好，回收率高，有机溶剂和吸附剂消耗量少等优点。

技术领域

本发明属于水环境中重金属检测技术领域，具体涉及一种二氧化硅修饰的磁性纳米材料的制备及其在环境水样中重金属检测中的应用。本发明同时提供了一种灵敏高效的水环境中重金属离子的检测方法。

背景技术

随着经济和制造业的发展，铬、钴、镍、铜、镉、铅、锌等重金属不可避免地排入水体，造成环境水污染。 重金属是不可生物降解的，可以通过食物链进入人体，如果超过正常范围，将直接危害人体健康。因此，开发一种快速，灵敏，高度可靠的分析方法对于确定环境水域中的重金属含量具有重要意义。

电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）由于其高灵敏度和丰富检测能力，被认为是测定复杂基质中超痕量元素的最有效手段之一。然而，当需要处理的分析物浓度非常低且样品基质相对复杂时，很难准确测定真实样品中的痕量级重金属水平。在这些情况下，分析物与复合物分离在ICP-MS测定之前，从基质中分离与预浓缩分析物通常是必不可少的。为此已经应用了多种分离/预浓缩方法，例如液-液萃取（LLE），固相萃取（SPE），浊点萃取（CPE），液相微萃取（LPM）和离子交换（IE）。在这些技术中，固相萃取（SPE）由于其富集因子高、简便、快速、成本最低、试剂消耗量低、吸附剂的可重复使用性和易于自动化等优点，是用于实现具有复杂基质的实际样品中重金属的分析的最常用的技术。显然，吸附材料决定了分析灵敏度和SPE技术的选择性，是吸附过程的关键因素。

石墨烯（G）是具有一个原子厚度的sp2键合碳原子的二维（2D）结构，是所有其他维度的石墨材料的基本构件。由于其超高的比表面积（理论值2630 m²·g^-1），以及其两面都可用于离子吸附的平面片状结构，成为用于从水溶液中有效吸附重金属离子的合适材料的优异候选物。氧化石墨烯（GO）具有易于用合适的官能团改性的能力，其表面含有丰富的亲水基团，如羟基，羰基，环氧基和羧基，使其良好地分散在水中。然而，由于其高分散性，亲水性和小粒径，难以通过传统的离心和过滤方法快速地将GO与溶液分离。因此，易于磁场分离的磁性石墨烯吸附剂由于其高分离和回收效率而被应用于重金属离子的吸附。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术缺陷，提供一种新型磁固相萃取吸附剂，用于提取各种环境水样（瓶装矿泉水、井水、污水处理厂进出水）中的Cr（Ⅲ），Co（Ⅱ），Ni（Ⅱ），Cu（Ⅱ），Cd（Ⅱ），Pb（Ⅱ），Ag（Ⅰ）离子。

本发明的另一个目的是提供同时测定水环境中7种痕量重金属离子含量的方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种磁性纳米复合材料，所述的磁性纳米复合材料通过如下方法制备：

（1）由氧化石墨烯、六水合氯化铁、四水合氯化亚铁在碱性溶液中制备磁性氧化石墨烯；

（2）由磁性氧化石墨烯、硅酸乙酯在乙醇中制备磁固相萃取吸附剂二氧化硅修饰的磁性氧化石墨烯；

其中，