[发明专利]一种还原氧化石墨烯@二氧化锆复合材料及其应用

说明书

一种还原氧化石墨烯@二氧化锆复合材料及其应用，属于新型吸附净化材料技术领域。该材料通过以下步骤制备得到：将氧化石墨烯加入到去离子水中进行超声剥离，以获得分散均匀的氧化石墨烯分散液；在氧化石墨烯分散液中加入八水氧氯化锆的水溶液，持续搅拌，将二者充分混合；用氨水调节溶液pH至碱性；将混合液进行水热反应；待混合物冷却至室温后，洗涤、干燥后得到还原氧化石墨烯@二氧化锆复合材料。本发明材料合成方法的操作步骤简单、对仪器设备没有特殊要求；该材料对含有磷酸基团的草甘膦、氨甲基膦酸具有特异性吸附，而且吸附效率高、吸附量大，能显著降低茶叶基质效应；该吸附剂能广泛应用于其他基质复杂的样品中，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于新型吸附净化材料技术领域，具体涉及一种还原氧化石墨烯@二氧化锆复合材料及其应用。

背景技术

草甘膦是一种非选择性、内吸收传导的茎叶处理除草剂，由于其具有高效、广谱的特点，被广泛应用于去除农作物的杂草。迄今为止，草甘膦是世界上产量最大、使用范围最广的除草剂。在我国，草甘膦被登记使用在包括茶叶在内的51种作物中。由于其水溶性好，内吸性强，大量使用会导致水体、土壤的污染和植物体内吸收，进而进入食物链，对人体健康造成风险。有研究报道草甘膦对生殖发育导致畸形和对肝脏、肾脏有副作用。因此我国政府在国标GB2763中规定了茶叶中草甘膦的限量为1 mg kg^-1。为了保证消费者的权益，政府不断加大对茶叶农药残留的检测力度。目前实验室使用的最多的草甘膦检测方法是柱前衍生-LC-MS/MS分析方法。然而茶叶基质十分复杂，包含大量的茶多酚、咖啡碱、色素等。大量的基质成分严重干扰衍生效率。中国专利 CN201410125103.0中公开了一种茶叶中草甘膦和草铵膦农药的前处理方法。该专利中应用HLB固相萃取小柱对茶叶提取液进行净化。HLB固相萃取柱是对茶叶基质进行吸附，而对草甘膦农药不吸附，其净化效果有限。亟需开发新型茶叶中草甘膦特异性吸附净化材料。

二氧化锆（ZrO₂）是过渡金属锆的重要氧化物，与草甘膦和氨甲基膦酸农药结构中的磷酸基团具有很强的作用力，可以实现草甘膦和氨甲基膦酸特异性吸附。但通过锆源水解得到的ZrO₂往往容易发生聚集，得到大颗粒的ZrO₂，使得其吸附效率低，难以满足需求。氧化石墨烯 (Graphene oxide，GO)，作为一种新型的碳材料，具有稳定性好、比表面积大等优异的物理化学性质，其表面及边缘的羟基、羧基和环氧基等含氧官能团，是一种理想的吸附材料。通过氧化石墨烯与二氧化锆进行复合，使得ZrO₂纳米颗粒较好的分散在石墨烯表面，阻止了ZrO₂颗粒的聚集同时，也石墨烯层与层之间不易堆积，大大提高其吸附性能

本发明利用八水氧氯化锆与氧化石墨烯，在氨水作用下，通过一步水热合成法，合成得到还原氧化石墨烯@二氧化锆复合材料。该合成方法简单且实验条件可控、无需特殊复杂设备。制备还原氧化石墨烯@二氧化锆复合材料可以作为草甘膦和氨甲基膦酸的特异性高效吸附剂，可用于茶叶农药残留分析前处理。同时该材料也适用于其他复杂基质样品的前处理，具有很好的实际应用价值。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于涉及提供一种还原氧化石墨烯@二氧化锆复合材料及其应用的技术方案。本发明得到的还原氧化石墨烯@二氧化锆复合材料能够特异性吸附茶叶中的草甘膦和氨甲基膦酸，从而可实现茶叶基质中干扰成分草甘膦和氨甲基膦酸的去除，最终实现茶叶中草甘膦和氨甲基膦酸检测的目的。

本发明具体采用以下技术方案实现：

所述的一种还原氧化石墨烯@二氧化锆复合材料，其特征在于通过以下步骤制备得到：

（1）将氧化石墨烯加入到去离子水中进行超声剥离，以获得分散均匀的氧化石墨烯分散液；

（2）在步骤（1）得到的氧化石墨烯分散液中加入八水氧氯化锆的水溶液，持续搅拌，将二者充分混合；

（3）用氨水调节步骤（2）溶液pH至碱性；

（4）将步骤（3）得到的混合液进行水热反应；