[发明专利]纳米氮化碳/氧化铜复合材料、纳米氮化碳/氧化铜复合固相微萃取器及其制备方法和应用

说明书

本发明的目的在于提供一种纳米氮化碳/氧化铜复合材料、纳米氮化碳/氧化铜复合固相微萃取器及其制备方法和应用，所述纳米氮化碳/氧化铜复合材料，由纳米氮化碳分散于去离子水中，在搅拌的同时加入硝酸铜溶液，再逐滴加入六亚甲基四胺溶液，继续搅拌至混合均匀后，停止搅拌，在80‑100℃下恒温反应3‑5 h，反应结束后，收集沉淀并经洗涤干燥后即得纳米氮化碳/氧化铜复合材料，然后将所述纳米氮化碳/氧化铜复合材料通过二氧化硅胶体包裹在石英纤维表面制成固相微萃取器；本发明所述纳米氮化碳/氧化铜复合材料对多环芳烃具有较好的吸附性能，由该复合材料制备得到的固相微萃取器对多环芳烃的萃取效率高，能够满足多环芳烃的检测需要。

技术领域

本发明属于多环芳烃检测技术领域，具体涉及纳米氮化碳/氧化铜复合材料、纳米氮化碳/氧化铜复合固相微萃取器及其制备方法和应用。

背景技术

多环芳烃（PAHs）是煤、石油、木材、烟草、有机高分子等物质不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物，广泛存在于人类生活环境如大气、水体、土壤和农作物中。PAHs作为重要的环境和食品污染物，迄今为止已发现有200多种，最近有研究表明多环芳烃具有非降解性和潜在的致癌性。因此对于土壤一类的复杂样品，发展一种简便、快速、灵敏的检测方法具有重要意义。

氧化铜作为一种窄带隙的P型半导体材料，具有热稳定性高，化学稳定性好等特点，被广泛应用于传感器及光催化方面。但由于氧化铜分散性差，比表面积小以及易聚合，这将直接影响其有效性。近年来，一种新型的非金属材料氮化碳，由于其制备方法简单，具有良好的分散性和大的比表面积，生物相容性好以及无毒，而受到广泛关注。然而，大块的氮化碳（b-g-C₃N₄）通过有机分子的热聚合存在明显的团聚现象，严重影响其性能。为了获得纳米氮化碳（nano-g-C₃N₄），通常需要做一些预处理，包括在不同溶剂中的超声分离、酸溶液的质子化、二次煅烧以及多步煅烧热处理。通过纳米氮化碳和硝酸铜水浴加热制备纳米氮化碳/氧化铜复合材料，该复合物由于其晶粒尺寸小，比表面积大，使其具有独特的电、光、化学等特性。近些年，其应用范围越来越广泛，但是在样品预处理方面报道较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米氮化碳/氧化铜复合材料、纳米氮化碳/氧化铜复合固相微萃取器及其制备方法和应用，该纳米氮化碳/氧化铜复合材料对多环芳烃具有较好的吸附性能，由该复合材料制备得到的固相微萃取器对多环芳烃的萃取效率高，能够满足多环芳烃的检测需要。

本发明采用如下技术方案：

纳米氮化碳/氧化铜复合材料，所述纳米氮化碳/氧化铜复合材料中，纳米氮化碳和氧化铜的质量比为1:10—1:40；本发明通过改变加入纳米氮化碳的质量，可以制备出含不同质量比的纳米氮化碳/氧化铜复合物，考虑到该复合材料的吸附效果与重复使用次数，优选的纳米氮化碳和氧化铜的质量比为1:20-1:30，采用以下方法制备得到：

（1）首先将氮化碳分散于碱液中，于60-80℃搅拌2-3h，然后分离并洗涤至中性，干燥后得到纳米氮化碳；

其中，所述碱液为浓度为6M-8M 的NaOH溶液；

（2）将步骤（1）所得纳米氮化碳分散于去离子水中，在搅拌的同时加入硝酸铜溶液，再逐滴加入六亚甲基四胺溶液，滴加时以0.01-0.03mL/s 的速度，继续搅拌至混合均匀后，停止搅拌，在80-100℃下恒温反应3-5 h，反应结束后，收集沉淀并经洗涤干燥后即得纳米氮化碳/氧化铜复合材料；

其中，根据所需的纳米氮化碳/氧化铜复合材料，确定氧化铜的质量，然后根据氧化铜的质量，确定步骤（2）制备时，纳米氮化碳的加入量，同时根据氧化铜和硝酸铜的摩尔比为1:1，确定硝酸铜的加入量；

其中，加入的硝酸铜与六亚甲基四胺的摩尔比为1:45—1:60。