[发明专利]一种双功能AA-NiMn-CLDHs@HNTs-Ag纳米马达及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种双功能AA‑NiMn‑CLDHs@HNTs‑Ag纳米马达及其制备方法和应用，通过酸刻蚀和高温煅烧得到扩腔活化的HNTs，将HNTs分散在CHsubgt;3/subgt;COOAg前驱体溶液，经过多次真空负压吸注过程将CHsubgt;3/subgt;COOAg前驱体溶液注入HNTs管腔中，在马弗炉中高温煅烧得到内腔固定Ag纳米颗粒的HNTs(HNTs‑Ag)。将HNTs‑Ag充分分散在NiMn‑LDHs的前驱体溶液中，在其表面原位生长NiMn‑LDHs纳米片，经高温煅烧得到NiMn‑CLDHs@HNTs‑Ag纳米马达，然后对其进行AA表面修饰，得到双功能催化型AA‑NiMn‑CLDHs@HNTs‑Ag纳米马达。本发明制备的双功能催化型AA‑NiMn‑CLDHs@HNTs‑Ag纳米马达具有检测和降解双功能，同时实现水体中痕量苯酚的比色检测和高效降解。

技术领域

本发明属于催化剂及环境监测和修复技术领域，具体涉及一种双功能催化型AA-NiMn-CLDHs@HNTs-Ag纳米马达及其制备方法和应用。

背景技术

苯酚是一种易致癌的有毒污染物，因应用范围广而大量存在于环境中。因此，人们开发了多种检测技术，如色谱法、分光光度法、光催化法、吸附法和电化学法等。这些检测方法通常需要昂贵的仪器和专业的技术人员，其实际应用范围受到极大限制。此外，这些方法功能单一，并不能对检测到的苯酚及时进行降解处理，因此设计开发一种简单而灵敏兼具检测和降解双功能的方法具有良好的应用前景，特别是对极低浓度的苯酚进行检测和降解。

自驱动微纳马达是一种可以将外界能量转化为驱动力的快速运动的一种微型装置，在环境修复领域得到了极大的关注。微纳马达的主要驱动机理包括气泡反冲、自电泳、自扩散、自热泳及外部磁场驱动等。其中利用化学反应产生的气泡反冲推进机制因具有易实现、驱动力强、环境适应性好而受到广泛的关注。气泡驱动微纳马达最常用的燃料是H₂O₂，其分解过程中只产生H₂O和O₂，没有其他有毒残留物，而且气泡脱落过程可以为微纳马达提供反向推力，驱动微纳马达运动。此外，微纳马达可以作为多种功能单元的载体，将自主运动性能和催化性能良好地结合在一起，在无需额外搅拌的情况下促进溶液的扰动，加速传质，增加了催化剂与污染物之间的接触几率，从而极大地提高了检测及降解效率。

埃洛石纳米管(HNTs)是具有铝硅酸盐双层结构的环境友好型天然纳米材料。具有稳定性高、耐有机溶剂和易于处理或重复使用的物理和化学性质。HNTs内外表面具有不同的化学结构和相反的电荷，可以选择性地修饰不同的功能单元，如药物、酶、DNA、无机纳米颗粒以及二维纳米材料等。层状双氢氧化物(LDHs)是一种具有水滑石状结构的二维层状材料，比表面积大，活性位点暴露多，广泛应用于超级电容器、催化和生物医学等领域。而过渡金属基LDHs由于具有类过氧化物酶的活性而被广泛应用于催化和传感领域。然而，LDHs纳米片的团聚性掩盖了其活性位点，进而降低催化活性，解决这一问题的有效方法是将LDHs锚定在载体材料上，形成形状和性能可控的多维复合材料。

综上所述，研发一种可自主驱动，对酚类化合物实现快速检测和降解的方法具有重要意义。

发明内容

针对现有技术对苯酚污染物的程序复杂，不适合现场可视化快速分析及自主动态降解，且存在检测灵敏度低，降解效率低，需要额外搅拌等问题，本发明公开了一种双功能催化型AA-NiMn-CLDHs@HNTs-Ag纳米马达及其制备方法和应用，Ag纳米颗粒和NiMn-CLHDs催化H₂O₂分解产生O₂，为马达运动提供动力，同时具有类过氧化物酶活性，可实现对污染物的比色检测。NiMn-CLDHs的类芬顿催化活性可有效降解水体中的苯酚污染物。

本发明通过以下技术方案实现：

一种双功能催化型AA-NiMn-CLDHs@HNTs-Ag纳米马达的制备方法，包括以下步骤：

（1）HNTs的预处理：对HNTs进行扩腔活化；