[发明专利]一种用于水中铀酰离子检测的发光钙缺陷羟基磷灰石复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于水中铀酰离子检测的发光钙缺陷羟基磷灰石复合材料及其制备方法，该制备方法包括以步骤：(1)在持续磁力搅拌条件下，将含Ca²⁺与Tb³⁺的溶液加入琼脂溶液中，待其混合均匀后，再加入含PO₄^3‑的溶液，使Tb+Ca与P的摩尔比为1.3～1.5，再调节pH值为9～11，得混合溶液；(2)将混合溶液经磁力搅拌后，再离心分离得沉淀物质，接着将沉淀物质烘干，即得。本发明的合成方法环保、经济、不需要有毒试剂，该材料对UO₂²⁺具有明显的淬灭效应，能高选择性和高灵敏度地检测水中UO₂²⁺。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种用于水中铀酰离子检测的发光钙缺陷羟基磷灰石复合材料及其制备方法。

背景技术

随着核能的快速发展，铀作为核工业中最重要的原料之一不断被消耗，产生了大量含铀的放射性废水。铀是一种具有化学毒性和放射性的有害物质，一旦被消化或吸入，可能造成严重的DNA损伤、肾脏损伤和生物分子破坏。因此，它对人类健康和生态环境构成了潜在的严重威胁。铀在水中主要以铀酰离子形式存在，因在水环境中具有高度的流动性和易迁移性而造成铀污染扩散，对其检测的研究受到了极大的关注。原子吸收光谱法、X-射线荧光分析法、电感耦合等离子体光谱法和阴极溶出伏安法等方法被用于铀酰离子检测，但这些方法大多需要昂贵的仪器、样品前处理和操作过程复杂且难以实现移动实时的检测，因此开发灵敏度高、选择性好和快速响应的水中铀酰离子的检测技术非常迫切。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种用于水中铀酰离子检测的发光钙缺陷羟基磷灰石复合材料及其制备方法，以解决现有铀酰离子检测方法灵敏度不高、选择性差、操作过程复杂、不能移动实时检测等问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种用于水中铀酰离子检测的发光钙缺陷羟基磷灰石复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)在持续磁力搅拌条件下，将含Ca²⁺与Tb³⁺的溶液加入琼脂溶液中，待其混合均匀后，再加入含PO₄^3-的溶液，使Tb+Ca与P的摩尔比为1.3～1.5，再调节 pH值为9～11，得混合溶液；

(2)将混合溶液经磁力搅拌后，再离心分离得沉淀物质，接着将沉淀物质烘干，即得。

本发明通过将羟基磷灰石(Tb+Ca)/P的化学计量摩尔比由1.67改变至 1.3～1.5，可以获得铽掺杂钙缺陷羟基磷灰石(Tb-DEF-HAP/agar)，这导致了 Tb-DEF-HAP/agar晶体结构内Ca²⁺空位缺陷，但Tb-DEF-HAP/agar仍能保持其 HAP的晶体结构。这些Ca²⁺缺陷可以改善光学性能，当(Tb+Ca)/P的摩尔比从 1.67降低到1.38时，Tb-DEF-HAP/agar的荧光强度比相应的Tb-HAP/agar提高了3.6倍。当Tb-DEF-HAP/agar与UO₂²⁺发生相互作用时，其荧光会发生猝灭，再利用铽离子的发光强度随铀酰离子浓度增加而降低的特征，实现对铀酰离子的高选择性和高灵敏度的检测。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。