[发明专利]一种碳点包覆二氧化铈材料的制备方法及其在氟离子吸附和检测中的应用

说明书

本发明提供了一种立方晶相结构碳点包覆二氧化铈材料的制备方法及其在同时吸附和定量检测氟离子中的应用。以天然多酚单宁酸为原料，与铈源通过简单的水热反应制备得到立方晶相结构碳点包覆二氧化铈，该材料能够高效吸附氟离子。进一步的，发明人还发现，碳点包覆二氧化铈材料在吸附了氟离子后其超氧化物歧化酶活性得到提高，由此我们可以在立方晶相结构碳点包覆二氧化铈吸附氟离子的同时对所氟离子的吸附量进行检测。

本发明涉及氟离子吸附领域，尤其涉及一种立方晶相结构碳点包覆二氧化铈材料的制备方法及其在同时吸附和定量检测氟离子中的应用。

技术背景

随着现代社会的快速发展，环境污染日益严重，而氟离子过量作为一种水污染的常见污染，越来越受到社会的广泛关注。氟离子(F^-)作为自然界中常见的元素，对动植物的生命活动起着非常重要的作用，然而过量的氟化物会抑制植物体的新陈代谢、呼吸及光合成，同时过多的F^-也会影响人体健康，而我国由于F^-所造成的环境污染问题非常严重。因此，急需开发一种高效、简便的F^-清除及检测技术。

目前对于氟离子检测的方法有很多，常规方法有色谱法，电化学和F-NMR分析，但是这些方法都需要复杂的仪器，高技能的操作人员和复杂的样品预处理过程。紫外-分光光度计技术操作简单，没有复杂的样品预处理过程且灵敏度高，是一种具有前途的替代技术。

目前对于氟离子吸附的方法有很多，例如离子交换，膜过滤，吸附和化学沉淀等技术以及被用于氟离子污染的处理当中，其中又以吸附技术最为简单快捷而被广泛关注。现在常用的废水中F^-清除技术中最有前景的就属化学吸附，其具有操作简单、价格低廉及普适性强等优势。铈，作为一种含量丰富及便宜的稀土元素，有文献报道了CeO₂具有优异的F^-吸附活性，但是CeO₂在水中分散性较差，且其表面的活性基团含量较少，这限制了其对F^-的有效吸附。

发明内容

本发明的目的在于，针对以上所述现有技术上的不足，提出了一种原料成本低廉、制备相对简单、能够进行量产的碳点包覆二氧化铈的制备方法，以及将制备得到的立方晶相结构碳点包覆二氧化铈用于同时吸附和定量检测水体中氟离子的方法。以天然多酚单宁酸为原料，与铈源通过简单的水热反应制备得到立方晶相结构碳点包覆二氧化铈，该材料能够高效吸附氟离子。进一步的，发明人还发现，碳点包覆二氧化铈材料在吸附了氟离子后其超氧化物歧化酶活性得到提高，由此我们可以在立方晶相结构碳点包覆二氧化铈吸附氟离子的同时对所氟离子的吸附量进行检测。

一种碳点包覆二氧化铈的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将单宁酸、铈源在碱性条件混合，得到混合溶液；

(2)将步骤(1)所得混合溶液进行水热反应；

(3)将步骤(2)所得产物进行过滤、透析、冷冻干燥，得到所述立方晶相结构碳点包覆二氧化铈。

作为优选，步骤(1)中所述铈源为氯化铈、硝酸铈、硫酸铈中的一种或多种。

作为优选，步骤(1)中所述单宁酸和铈源的质量比为200～300：10～20。

作为优选，步骤(1)中碱性条件由氨水、水合肼和无水乙醇提供，体积比为(100～1000)μL:(100～1000)μL：(3～5)mL。

作为优选，步骤(1)中，将单宁酸和铈源溶于去离子水中，单宁酸和去离子水的用量比为(200～300)mg：(10～20)mL。

作为优选，步骤(2)中水热反应温度为140℃～200℃，水热反应时间为6h～12h。

作为优选，步骤(3)中用0.22μM的滤膜进行过滤，透析时间为8h～12h。