[发明专利]一种磁性焦糖化碳纳米材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种磁性焦糖化碳纳米材料及其制备方法与应用,所述的磁性焦糖化碳纳米材料为γ‑Fe₂O₃@CNMs，制备方法为将γ‑Fe₂O₃纳米球、氢氧化钠水溶液、乙二醇、葡萄糖混合均匀后超声，然后将混合液密封后在150‑200℃油浴加热条件下，高速搅拌反应60‑120min，得到磁性焦糖化碳纳米材料γ‑Fe₂O₃@CNMs。本发明将混合液密封后高速搅拌反应，在高速搅拌条件下焦糖化碳材料成功的包覆在磁性纳米颗粒表面，包覆均匀完整，得到的磁性焦糖化碳纳米材料γ‑Fe₂O₃@CNMs平均粒径为20nm，比表面积为181.9m²/g，饱和磁化强度为56.85emu/g，材料表面具有丰富的官能团，材料分散性好，比较面积大，吸附位点多，饱和磁化强度高，能够实现物质的快速吸附和洗脱。

技术领域：

本发明涉及一种磁性焦糖化碳纳米材料及其制备方法与应用,属于分析技术和碳纳米材料领域。

背景技术：

1999年，Safariková等人(Journal of Magnetism and Magnetic Materials,1999,194,108–112)开展了以磁性材料作为吸附剂的磁性固相萃取技术，该方法将磁性吸附剂和分析物溶液充分混合，使分析物被磁性吸附剂吸附，然后通过外加磁场实现分析物与基质溶液的分离，通过合适的洗脱剂对分析物进行富集吸脱。

碳纳米材料大多具备化学和热力学稳定性、表面性质可控，被广泛应用到气体存储、催化和物质的分离吸附。碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯等碳纳米材料具有大的比表面积，含有较多的π-π键，有助于吸附含双键的小分子。焦糖化的碳纳米材料(Carbon,2016,110,321-329)在低于200摄氏度下合成，材料表面具有丰富的官能团，非常适合用于物质的分离吸附；但是，由于材料为粉末状，在水相和有机相呈高度分散状态，收集困难。

孔雀石绿和结晶紫都属于三苯甲烷类染料，主要用于水生动物真菌病和水霉病的防治，但是有文献报道孔雀石绿或结晶紫对环境生态危害较大。已有文献报道孔雀石绿或结晶紫的检测，但通常分析灵敏度或分析效率不高。因此，亟需开发一种新材料，该材料该可以实现对孔雀石绿和结晶紫的快速高效富集。

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明提供一种磁性焦糖化碳纳米材料及其制备方法与应用，该材料该可以实现对孔雀石绿和结晶紫的快速高效富集，并且回收方便，材料本身分散性好，比较面积大，吸附位点多，磁性强，能够实现物质的快速吸附和洗脱。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种磁性焦糖化碳纳米材料，所述的磁性焦糖化碳纳米材料为γ-Fe₂O₃@CNMs，该材料以磁性纳米颗粒为内核，焦糖化碳材料包覆在磁性纳米颗粒表面，磁性焦糖化纳米颗粒的粒径为15-25nm，包覆的焦糖化碳材料的厚度3nm。

根据本发明优选的，焦糖化碳材料是以葡萄糖为原料进行焦糖化反应并原位地包覆在磁性纳米颗粒表面。

本发明还提供一种磁性焦糖化碳纳米材料的制备方法。

一种磁性焦糖化碳纳米材料的制备方法，包括步骤如下：

将粒径为12-22nm的γ-Fe₂O₃纳米球、氢氧化钠水溶液、乙二醇、葡萄糖混合均匀后超声60-100min，然后将混合液密封后在150-200℃油浴加热条件下，高速搅拌反应60-120min，反应完成后利用磁性吸附收集反应得到的磁性固体微粒，高纯水、乙醇交替清洗三遍，收集固体真空干燥，得到磁性焦糖化碳纳米材料γ-Fe₂O₃@CNMs。

根据本发明优选的，氢氧化钠水溶液的浓度为0.001-0.1mol/L。