[发明专利]一种功能型磁性离子液体石墨烯吸附剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种功能型磁性离子液体石墨烯吸附剂的制备方法及应用，本发明的制备方法包括以下步骤：S1.将水溶性三价铁盐和离子液体按比例混合，充分反应得到棕黄色的磁性离子液体，将得到的磁性离子液体加水萃取分离，去除未反应物，然后真空干燥得到纯磁性离子液体；S2.将石墨烯溶解到水溶性离子液体溶液中，加入步骤S1制备的纯磁性离子液体和二价铁盐，逐滴加入浓氨水，在常温常压的无氧超声波作用下反应得到沉淀，最后分离纯化洗涤干燥，得到功能型磁性石墨烯。本发明的功能型磁性石墨烯可以富集复杂基质样品中的痕量生物毒素、农药、兽药和紫外线吸收剂，并且在富集前无需对基质样品进行前期净化，过程简单、快速、高效。

技术领域

本发明涉及水体吸附材料，具体涉及磁性离子液体石墨烯和制备方法及其在微囊藻毒素吸附中的应用。

背景技术

随着全球形经济的快速发展，饮用水和食品安全日益严重，有研究报道，在地方饮用水源地的水体中微囊藻毒素、兽药、农药和紫外线吸收剂均有检出，而在食品中，比如乳制品、蜂蜜、植物油中检测出黄曲霉毒素、农药和激素类残留。上述污染物对生物体甚至人体造成严重的危害。

由于基质样品复杂性，要对其中多种污染物的同时检测，样品前处理技术显得尤为重要。目前用于复杂基质样品中痕量污染物检测的前处理方法主要为固相萃取法，与传统的液液萃取技术相比，固相萃取技术有较强富集能力，但仍有操作繁琐、使用溶剂过多、耗时过长及易堵柱的缺点。因此，随着检测技术和检测效率的提高，建立多种污染物残留的快速检测技术显得尤为重要。

随着各种新型材料的不断发现，为制备出新型的吸附剂提供了可能，也为建立更加快速有效的检测方法带来了希望。离子液体(Ionic liquid，简称IL) 作为一种具有自组装能力的新型“绿色”溶剂，近年来，其应用已经从绿色化工领域扩展到了材料合成领域。主要是由于离子液体的蒸汽压较低，作为反应的介质时能使原本在100℃的高压反应在常压或较低的压力下也可以进行；其界面张力和界面能均较小且易形成氧键，可形成一定的有序结构，为制备有序性材料起结构导向的作用，物质在该体系中可以快速成核并形成较小的颗粒；另外离子液体对很多无机物、有机物甚至高分子聚合物都有良好的溶解性，能为合成材料提供良好的反应介质；同时由于其具有该性质，使其在分析化学领域中实现对多污染物进行广谱性选择吸附方面发挥着重要作用。

石墨烯(G)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，具有超大的比表面积，大的共轭体系，很强的疏水性，较高的耐酸、耐碱、耐热性能和化学稳定性。在石墨烯的表面可以进行功能化修饰，从而产生不同的作用效果。传统合成磁性石墨烯的方法主要是先合成四氧化三铁磁性纳米粒子，而后采用化学合成法将石墨烯负载包裹在磁性纳米粒子表面形成磁性纳米符合材料，由于石墨烯在溶液中不具备良好的分散性，从而限制了功能化石墨烯的研究。本发明采用离子液体作为稳定剂，以磁性离子液体作为反应物与石墨烯结合形成具备良好晶型的磁性石墨烯纳米复合材料；并将此复合材料应用于富集环境样品中新型污染物的提取与富集，采用LC-MS/MS法实现对环境水体和食品中的痕量污染物的浓度水平进行评估。

发明内容

要解决的技术问题：本发明的目的是选用功能型磁性离子液体磁流体作为合成前驱体，以水溶性离子液体作为辅助合成微乳剂，制备磁性离子液体石墨烯高分子纳米材料。

技术方案：功能型磁性离子液体石墨烯吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

S1. 合成功能型磁性离子液体：将水溶性三价铁盐和离子液体按比例混合，充分反应作用得到棕黄色的磁性离子液体，将得到的磁性离子液体加水萃取分离，将未反应的反应物去除，然后真空干燥得到纯磁性离子液体；

S2. 磁性功能型离子液体石墨烯的合成：将石墨烯，水溶性离子液体和步骤S1制备的纯磁性离子液体按比例加入至超纯水中，充分反应后，在常温常压、无氧环境下，加入水溶性二价铁盐，逐滴加入浓氨水，在超声波作用下继续反应得到沉淀，最后利用磁铁分离纯化洗涤干燥，得到磁性石墨烯。