[发明专利]一种磁性共价纳米材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种磁性共价纳米材料及其制备方法和应用，所述磁性共价纳米材料由磁性纳米粒子、硅烷化试剂、共价有机骨架依次由内而外包覆合成，本发明通过合理的设计，合成了孔径尺寸和官能团种类数量可控、形貌均匀的磁性共价有机骨架纳米材料，所述磁性共价有机骨架材料具有和色素分子大小相近的孔径尺寸和均匀分布的羧基官能团，该磁性共价有机骨架纳米材料对叶绿素和叶黄素的去除率即可达到90％以上，同时可实现140种农药的全回收，具有高效且有选择性的净化复杂基质样品中色素干扰物的能力。

技术领域

本发明涉及纳米材料合成领域，具体为一种磁性共价有机骨架纳米材料的制备方法及其在植物源性食品农药残留分析中对色素净化的应用。

背景技术

农业是国家经济发展和社会稳定的基础，多年来，农药作为必要的农业投入品，在有效控制病虫害，消灭杂草方面做出了不可估量的贡献，是实现农业现代化，农业高产、稳产的重要保障。然而农药的过量及不合理施用导致农药残留的现象普遍存在，残留的农药可以通过环境食物链最终进入到人体内，破坏人体免疫系统，严重威胁人类健康。因此农药残留的精准检测在环境、食品、医学等众多领域都具有十分重要的意义。

然而由于残留农药在样品中的含量低，加上食品样品如水果蔬菜的基质复杂，干扰杂质多，因此在仪器分析前必须要经过有效的分离、净化等样品前处理步骤。在样品的前处理过程中，既要尽可能多地去除杂质，又要保证农药的提取效率，这两点是整个前处理过程的关键。QuEChERS方法具有快速(Quick)、简单(Easy)、廉价(Cheap)、有效(Effective)、可靠(Rugged)和安全(Safe)的特点，是目前最受青睐的食品中农残前处理技术。然而，影响该技术发展的主要制约因素是基质净化不完全导致的上机检测时基质效应明显，从而无法实现精准的定性定量分析。果蔬样品中普遍含有大量的色素分子(叶绿素、叶黄素、胡萝卜素等)，QuEChERS技术中常用的色素净化剂(吸附剂)乙二胺N-丙基硅胶(PSA)只能去除50％左右的色素；石墨化碳黑(GCB)虽然可去除90％以上的色素，但由于GCB具有强吸附性，在去除色素的同时也会吸附部分待分析物，导致假阴性结果的产生。

因此寻找性能优异的样品前处理材料，有效去除食品中色素杂质的干扰，降低基质效应，减少样品前处理中目标物损失，对于实现复杂基质样品中农残的精准定量分析具有重要的意义。当前随着纳米科学的不断发展，多种新型纳米材料相继涌现，共价有机骨架(Covalent Organic Frameworks，COFs)是一种由轻元素(H、B、C、N、O)组成的有机单体通过化学共价键连接所形成的新型多孔结晶材料。其具有超高的比表面积、可精细调控的孔径/形貌/官能团，以及强大的吸附能力，有成为高效净化基质材料的巨大潜质。

发明内容

为有效去除食品中色素杂质的干扰，降低基质效应，减少样品前处理中目标物损失，本发明提出一种磁性共价纳米材料及其制备方法和应用。

首先介绍本发明所述的磁性共价纳米材料，由磁性纳米粒子、硅烷化试剂、共价有机骨架(COFs)依次由内而外包覆合成，所述共价有机骨架上含有羧基官能团，所述羧基官能团的在每一层COFs结构上的数量为6个。

进一步的，所述磁性纳米颗粒选自Fe₃O₄、FeNi(Mo)、FeSi、FeAl、BaO·6Fe₂O₃中的一种或几种，所述硅烷化试剂选自四乙氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或两种；所述共价有机骨架由三醛基间苯三酚、联苯胺、4，4-二氨基联苯-2，2-二羧基三种单体合成。

进一步的，所述磁性纳米共价材料为球形的核壳结构，所述核壳结构外层键合的COFs形貌为六边形结构。

其次，所述磁性共价纳米材料的制备方法为在磁性纳米颗粒表面通过硅烷化试剂进行水解聚合合成硅包覆的磁性复合材料，然后通过在磁性复合材料表面氨基键合生长共价有机骨架得到磁性共价纳米材料。