金掺杂介孔石墨相氮化碳材料及其制备方法、检测方法技术

本发明专利技术公开了一种金掺杂介孔石墨相氮化碳材料及其制备方法、检测方法，该制备方法包括：将双氰胺研磨成粉末后溶解于乙醇水溶液中；加入介孔分子筛并超声震荡；进行水浴处理，并搅拌烘干以生成固体产物；将固体产物将氮气气氛下加热，并在达到预设温度后保温，直至生成黄色粉末；对黄色粉末侵入氢氟酸溶液中进行酸化处理；经过水和乙醇洗涤，并对洗涤产物进行干燥以生成mpg‑C

【技术实现步骤摘要】
金掺杂介孔石墨相氮化碳材料及其制备方法、检测方法
本专利技术涉及电化学分析检测
的一种一种复合材料的制备方法，尤其涉及一种金掺杂介孔石墨相氮化碳纳米复合材料的制备方法，还涉及一种水环境中六价铬的检测方法，还涉及该制备方法制备的金掺杂介孔石墨相氮化碳纳米复合材料。
技术介绍
随着社会的发展和科技的进步，环境污染问题似乎也显得越来越严重，而重金属污染尤为突出。由于在重金属的开采、冶炼、加工过程中，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴、铬等进入大气、水、土壤引起严重的环境污染。重金属污水未经处理直接或间接的排入江河湖海，或者进入土壤中，由于重金属元素在生态环境中无法自行降解，即使浓度小，也可在藻类和底泥中积累，被鱼和贝类体表吸附，产生食物链浓缩，从而造成公害。铬被广泛应用在电镀，皮革制备，染色等工业中。铬在水环境中主要以三价和六价的形态存在，其中Cr(Ⅵ)的毒性最强，其对生物系统有极大的危害，长期接触有很强的致癌性。因此，对Cr(Ⅵ)的测定具有十分重要的意义。常用的Cr(Ⅵ)检测方法有X射线荧光光谱学，等离子体质谱，原子吸收光谱分光度法等。虽然这些方法具有较高的灵敏度，但分析过程耗时，操作程序复杂，需训练有素的人员进行。而电化学方法无需任何分离步骤就可区分Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)，其可在微型仪器中实现检测，具有现场分析重金属的能力。因此，电极材料是电化学分析效果的决定性因素。在众多的材料中，贵金属金纳米粒子对Cr(Ⅵ)有卓越的催化效果，对测定微量铬具有重要意义。Au-mpg-C3N4作为电化学修饰电极材料，可以检测水环境中的Cr(Ⅵ)。但是，目前尚未有Au-mpg-C3N4的有效合成方法，而其他的mpg-C3N4复合材料对六价铬的检测效果不佳。
技术实现思路
为解决目前缺乏Au-mpg-C3N4的有效合成方法，且其他的mpg-C3N4复合材料对六价铬的检测效果不佳的技术问题，本专利技术提供一种金掺杂介孔石墨相氮化碳材料及其制备方法、检测方法。本专利技术采用以下技术方案实现：一种金掺杂介孔石墨相氮化碳纳米复合材料的制备方法，其包括以下步骤：(1)将双氰胺研磨成粉末后溶解于乙醇水溶液中，形成混合液一；(2)加入介孔分子筛至所述混合液一中并超声震荡，形成混合液二；(3)将所述混合液二进行水浴处理，并搅拌烘干以生成固体产物；(4)将所述固体产物将氮气气氛下加热，且升温速率恒定，并在达到一个预设温度后保温，直至生成黄色粉末；(5)对所述黄色粉末侵入氢氟酸溶液中进行酸化处理，形成混合液三；(6)将所述混合液三经过水和乙醇洗涤，并对洗涤产物进行干燥以生成mpg-C3N4材料；(7)先将所述mpg-C3N4材料与十六烷基三甲基氯化铵置入去离子水中并搅拌溶解以形成混合液四，再加入氯金酸溶液至所述混合液四中并在黑暗环境中搅拌，以形成混合液五；(8)向所述混合液五照射紫外线，形成混合液六；(9)依次对所述混合液六进行离心、水洗、干燥，获得一定量的金掺杂介孔石墨相氮化碳纳米复合材料。本专利技术通过将双氰胺粉末溶解在乙醇水溶液中形成混合液一，而后向混合液一中加入介孔分子筛并进行震荡形成混合液二，再将混合液二水浴处理后搅拌烘干以获得固体产物，随后将固体产物在氮气中加热，并保温后形成黄色粉末，再将黄色粉末侵入氢氟酸中进行处理形成混合液三，最后将混合液三洗涤并干燥，从而获得了mpg-C3N4材料，此后，本专利技术将mpg-C3N4材料与十六烷基三甲基氯化铵混合形成混合液四，再将氯金酸溶液加入混合液四并搅拌形成混合液五，随后通过向混合液五照射紫外线形成混合液六，最后将混合液六离心、水洗、干燥，获得金掺杂介孔石墨相氮化碳纳米复合材料，解决了目前缺乏Au-mpg-C3N4的有效合成方法，且其他的mpg-C3N4复合材料对六价铬的检测效果不佳的技术问题，得到了能够高效检测水环境中六价铬的复合材料，而且制备的金掺杂介孔石墨相氮化碳纳米复合材料具有优越的导电性及高的电催化活性，从而提高对溶液中六价铬的催化能力，进而提高电化学检测六价铬的灵敏度，降低检测限的技术效果。作为上述方案的进一步改进，在所述混合液一中，每克双氰胺对应体积比为2:1的30ml乙醇水溶液；在所述混合液二中，每克双氰胺对应0.5克介孔分子筛。作为上述方案的进一步改进，在所述混合液三中，每克双氰胺对应氢氟酸溶液中4ml的氢氟酸；在所述混合液四中，十六烷基三甲基氯化铵的浓度为0.02mol/L，每毫克mpg-C3N4材料对应6ml去离子水；在所述混合液五中，每7.5毫克mpg-C3N4材料对应氯金酸溶液中50毫克氯金酸。作为上述方案的进一步改进，所述介孔分子筛为分子筛SBA-15，所述氢氟酸溶液的重量百分比为10％Wt，所述氯金酸溶液的浓度为10mg/ml。作为上述方案的进一步改进，超声震荡时间为2h，保温时间为4h，酸化处理时间为48h，黑暗环境中搅拌的时间为0.5h，紫外线照射时间为5h。作为上述方案的进一步改进，通过水浴锅对所述混合液二进行水浴处理，且水浴温度为90摄氏度；所述固体产物在管式炉中加热，且升温速率为2.3℃/min，预设温度为550摄氏度；在光化学反应仪中通过300w汞灯向所述混合液五照射紫外线。本专利技术还提供了一种水环境中六价铬的检测方法，其包括以下步骤：一、通过上述任意所述的金掺杂介孔石墨相氮化碳纳米复合材料的制备方法制备一定量的金掺杂介孔石墨相氮化碳纳米复合材料；二、先将所述金掺杂介孔石墨相氮化碳纳米复合材料溶于去离子水中形成检测液，再吸取所述检测液的悬浮液并滴涂于玻碳电极上，最后风干修饰后的玻碳电极；三、用风干后的玻碳电极检测水环境中的六价铬；四、等量增加水环境中六价铬的浓度，测量出一系列电化学响应值，并绘制相应的伏安曲线。作为上述方案的进一步改进，所述玻碳电极在滴涂所述悬浮液前还进行预处理；其中，所述玻碳电极的预处理方法包括以下步骤：(a)对所述玻碳电极依次使用粒径为1.0μm、0.3μm以及0.05μm的氧化铝粉末进行打磨，直至所述玻碳电极呈现镜面；(b)依次使用硝酸、无水乙醇、去离子水对所述玻碳电极进行超声处理2min，以清洗所述玻碳电极的表面；其中，硝酸、无水乙醇的体积比为1:1；(c)将清洗后的玻碳电极在常温下待干备用。作为上述方案的进一步改进，在步骤二中，每份检测液中所述金掺杂介孔石墨相氮化碳纳米复合材料的质量为1mg，去离子水的体积为1ml；在吸取所述悬浮液之前，对所述检测液进行超声处理，处理时间为2min；通过微量移液器吸取所述悬浮液，且每份检测液中悬浮液的吸取量为5μL；在步骤三中，采用线性扫描伏安法检测六价铬；其中，电解质为0.1MHCl，PH值为1±0.5；在线性扫描实验参数中，扫描范围为0.8V至-0.3V，扫描速率为100mV/s。本专利技术还提供一种金掺杂介孔石墨相氮化碳纳米复合材料，其通过上述任意所述的金掺杂介孔石墨相氮化碳纳米复合材料的制备方法制备而成。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金掺杂介孔石墨相氮化碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：/n(1)将双氰胺研磨成粉末后溶解于乙醇水溶液中，形成混合液一；/n(2)加入介孔分子筛至所述混合液一中并超声震荡，形成混合液二；/n(3)将所述混合液二进行水浴处理，并搅拌烘干以生成固体产物；/n(4)将所述固体产物将氮气气氛下加热，且升温速率恒定，并在达到一个预设温度后保温，直至生成黄色粉末；/n(5)对所述黄色粉末侵入氢氟酸溶液中进行酸化处理，形成混合液三；/n(6)将所述混合液三经过水和乙醇洗涤，并对洗涤产物进行干燥以生成mpg-C

【技术特征摘要】
1.一种金掺杂介孔石墨相氮化碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)将双氰胺研磨成粉末后溶解于乙醇水溶液中，形成混合液一；
(2)加入介孔分子筛至所述混合液一中并超声震荡，形成混合液二；
(3)将所述混合液二进行水浴处理，并搅拌烘干以生成固体产物；
(4)将所述固体产物将氮气气氛下加热，且升温速率恒定，并在达到一个预设温度后保温，直至生成黄色粉末；
(5)对所述黄色粉末侵入氢氟酸溶液中进行酸化处理，形成混合液三；
(6)将所述混合液三经过水和乙醇洗涤，并对洗涤产物进行干燥以生成mpg-C3N4材料；
(7)先将所述mpg-C3N4材料与十六烷基三甲基氯化铵置入去离子水中并搅拌溶解以形成混合液四，再加入氯金酸溶液至所述混合液四中并在黑暗环境中搅拌，以形成混合液五；
(8)向所述混合液五照射紫外线，形成混合液六；
(9)依次对所述混合液六进行离心、水洗、干燥，获得一定量的金掺杂介孔石墨相氮化碳纳米复合材料。


2.如权利要求1所述的金掺杂介孔石墨相氮化碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，在所述混合液一中，每克双氰胺对应体积比为2:1的30ml乙醇水溶液；在所述混合液二中，每克双氰胺对应0.5克介孔分子筛。


3.如权利要求1所述的金掺杂介孔石墨相氮化碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，在所述混合液三中，每克双氰胺对应氢氟酸溶液中4ml的氢氟酸；在所述混合液四中，所述十六烷基三甲基氯化铵的浓度为0.02mol/L，每毫克mpg-C3N4材料对应6ml去离子水；在所述混合液五中，每7.5毫克mpg-C3N4材料对应氯金酸溶液中50毫克氯金酸。


4.如权利要求1所述的金掺杂介孔石墨相氮化碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述介孔分子筛为分子筛SBA-15，所述氢氟酸溶液的重量百分比为10％Wt，所述氯金酸溶液的浓度为10mg/ml。


5.如权利要求1所述的金掺杂介孔石墨相氮化碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，超声震荡时间为2h，保温时间为4h，酸化处理时间为48h，黑暗环境中搅拌的时间为0.5h，紫外线照射时间为5h。


6.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈星，柯旭旭，刘瑶，孙晓彤，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34