[发明专利]一种智能双功能核壳纳米花复合材料及制备方法和应用

说明书

一种智能双功能核壳纳米花复合材料及制备方法和应用，它涉及一种纳米花状复合材料及制备方法和应用。本发明的目的是要解决现有材料只能对重金属进行单独的吸附或者检测，无法满足环境监测要求和对重金属的吸附量低的问题。智能双功能核壳纳米花复合材料由NH₂‑MIL‑101(Al)、聚乙烯吡咯烷酮、六水合硝酸锌、2‑甲基咪唑和甲醇制备而成。方法：一、合成NH₂‑MIL‑101(Al)；二、混合反应，得到智能双功能ZIF‑8@NH₂‑MIL‑101(Al)核壳纳米花复合材料。该复合材料对Cu²⁺具有优异的吸附能力；该复合材料用于检测水中重金属离子。本发明可获得一种智能双功能核壳纳米花复合材料。

技术领域

本发明涉及一种纳米花状复合材料及制备方法和应用。

背景技术

铜是一种广泛存在于水环境中的过渡金属，但由于其显著的毒性效应以及近年大量的农业、工业排放，对环境和生态系统造成了不同程度的危害。铜污染多是人为因素，污染源排放直接污染土壤和水体，过量铜排入水体会导致水生态不平衡，破坏水体自净能力，使水体有异味、染色并降低其透明度，水生生物受到铜污染毒害，并能够富集高浓度铜，通过生物放大过程进入食物链，人过量食用被铜污染的农产品和水产品后，会引起一系列病变，急性铜中毒可引起胃肠道粘膜刺激症状，恶心、呕吐、腹泻，甚至溶血性贫血，肝功能衰竭，休克、昏迷或死亡。慢性摄入铜过高，可引起儿童肝硬化也可能造成环境的二次污染，因此高灵敏检测和高效去除铜离子污染物是非常必要的。

近年来，大量的重金属离子去除方法已经建立，包括吸附、共沉淀、膜过滤、离子交换及电絮凝等，但是大多数方法都存在不同程度的缺点或不足，如：成本高、污染大、难操作等。相比之下，吸附法具有成本高效、环境友好等特点。在重金属离子检测方面，电化学、比色法、荧光检测法、生物传感器等技术已经被大量使用。而荧光检测法凭借其高灵敏度、低检测线等优势受到广大科研工作者的青睐。

到目前为止，各类材料已经被用于重金属检测、去除中，如：石墨烯基础的材料、多功能金属氧化物、磁性纳米颗粒及有机聚合物，但多数材料具有吸附效率低、吸附量小，吸附量为10mg/g～380mg/g，装载力小、灵敏度低、选择性差等缺陷。

发明内容

本发明的目的是要解决现有材料只能对重金属进行单独的吸附或者检测，无法满足环境监测要求和对重金属的吸附量低的问题，而提供一种智能双功能核壳纳米花复合材料及制备方法和应用。

一种智能双功能核壳纳米花复合材料由NH₂-MIL-101(Al)、聚乙烯吡咯烷酮、六水合硝酸锌、2-甲基咪唑和甲醇制备而成；NH₂-MIL-101(Al)为内核，聚乙烯吡咯烷酮为结构导向剂，六水硝酸锌为金属盐配体，2-甲基咪唑为有机配体，甲醇为溶剂。

进一步的所述的NH₂-MIL-101(Al)、聚乙烯吡咯烷酮、金属盐配体与2-甲基咪唑的质量比为1:4:80:100。

进一步的所述的NH₂-MIL-101(Al)是直径为500nm～600nm的类球状物。

进一步的所述的智能双功能ZIF-8@NH₂-MIL-101(Al)核壳纳米花复合材料中NH₂-MIL-101(Al)为内核，内核外包裹一层聚乙烯吡咯烷酮结构导向剂，聚乙烯吡咯烷酮结构导向剂外连接不规则的ZIF-8纳米片；所述的智能双功能ZIF-8@NH₂-MIL-101(Al)核壳纳米花复合材料的尺寸为1μm～1.2μm。

一种智能双功能核壳纳米花复合材料的制备方法是按以下步骤完成的：

一、合成NH₂-MIL-101(Al)：