[发明专利]一种可对Ce4+同时快速吸附和定量检测的纳米材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种可对Ce⁴⁺同时快速吸附和定量检测的纳米材料的制备方法，其制备方法在于：将NH₂‑UIO‑66与偶氮氯膦在室温下通过振荡反应结合生成复合材料。将反应结束后的固体分离、洗涤、干燥即得到产品。所得产品对Ce⁴⁺表现出快速高效的吸附性能，并且可通过明显的颜色改变对Ce⁴⁺进行定量地检测。所述材料制备方法简单，反应条件温和，成本低廉，有大规模推广应用的潜力。

技术领域

本发明涉及一种可对Ce⁴⁺同时快速吸附和定量检测的纳米材料的制备方法，属于污染物治理领域。

背景技术

稀土是我国的特有资源和宝贵财富，在各方面都有广泛的用途。但是，随着稀土需求的不断增加，稀土资源的开发力度也不断加强，随之带来的污染问题也越来越严重。稀土离子一旦进入人体，易蓄积，会造成各种疾病和功能紊乱，危害人体健康[环境科学学报，2014，34(12)：3084-3093]。稀土离子的环境污染问题已经对我国的环境安全造成了很大的压力。因此，针对稀土污染的治理技术近年来得到广泛的关注。其中，针对稀土料液或废水中稀土离子的检测和回收技术对于充分利用我国优势矿产，保护资源和环境具有重要意义，是当前的研究热点。

稀土离子的检测方法很多，包括：原子吸收分光光度法[现代农业科技,2014,(3):287-294]、溶出伏安法[Sensors and Actuators B:Chemical,2014,192(1):572-577]、质谱法[检验检疫学刊，2013,23(3):8-10]、电化学生物传感器以及各种方法的联用技术[Canadian Chemical Transactions,2014,2(1):12-23]等，它们大多需要昂贵的仪器，并且操作复杂,需要专门的技术人员进行检测，不适于现场检测。

稀土离子的回收方法有很多。包括沉淀法、吸附法、萃取法、反渗透法以及离子交换树脂法等。这些回收方法各有优缺点，如沉淀法较简单，但会产生大量强碱性废液需后处理。萃取法富集尽管效率高，富集倍数大，但相比太小，成本较高和二次污染较大。树脂吸附法比较简单，但存在负载量小，树脂成本高，稀土解吸较为困难等问题等。

如果有一种方法，不但能对目标稀土离子进行特异性回收，而且能直观地表现出回收的是什么稀土离子，回收的量有多少，将极大地提高工作的效率，实现检测和特异性净化/回收的统一。

NH₂-UiO-66是一种以Zr基作为金属中心，和有机交联体(如2-氨基对苯二甲酸)构成具有微孔结构的有机金属框架(MOFs)材料。它具有MOFs材料通常具备的大比表面积，高吸附能力等优点，因此，具备作为稀土离子高效吸附回收剂的性能；偶氮氯膦-MA是一种含有偶氮基的金属显色剂，它与稀土离子结合后会表现出明显的颜色变化，并且这种颜色色度的变化与结合稀土离子的浓度成正比，因此，可作为稀土离子的显色定量检测剂。

基于以上背景，本技术发明了一种可对稀土Ce⁴⁺快速吸附回收且同时可通过显色来定量检测Ce⁴⁺的纳米材料的制备方法及应用。采用此方法制备的纳米复合材料NH₂-UIO-66/偶氮氯膦-MA，对Ce⁴⁺的吸附速度非常快，可在20秒内达到吸附平衡。同时，材料结合Ce⁴⁺后，随着结合Ce⁴⁺浓度的不同，材料颜色会从暗绿色向淡黄色转变，材料的色度与结合Ce⁴⁺的浓度成正比，可以依据材料的颜色定量的判断所结合的Ce⁴⁺的浓度。即本技术发明的纳米复合材料，对Ce⁴⁺同时具备吸附回收和定量检测的性能。本技术相关方法未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可对Ce⁴⁺同时快速吸附和定量检测的纳米材料的制备方法。