一種三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料及應用制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料及應用，其制備方法包括：將三聚氰胺海綿置于充滿保護氣體的環(huán)境中并以800～1000℃煅燒1～3小時從而制得三維泡沫炭；將三維泡沫炭置于硝酸中并以100～150℃反應1～4小時從而制得功能化的三維泡沫炭；將FeCl

A three-dimensional carbon foam / Fe2O3 nanorod array composite and its application

The invention discloses a three-dimensional carbon foam / Fe2O3 nanorod arrays composite materials and applications, including its preparation methods: melamine sponge placed with protective gas in the environment and in 800 ~ 1000 8C for 1 ~ 3 hours to prepare three-dimensional carbon foam; three-dimensional global three-dimensional carbon foam and foam carbon on nitrate from 100 to 150 DEG C 1 ~ 4 hours to prepare functionalized FeCl;

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料及應用
本專利技術(shù)涉及水體中污染物檢測
，尤其涉及一種三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料及應用。
技術(shù)介紹
亞硝酸鹽是廣泛存在于自然環(huán)境中的化學物質(zhì)，特別是在食物中，例如：糧食、蔬菜、肉類和魚類都含有一定量的亞硝酸鹽。亞硝酸鹽俗稱工業(yè)用鹽，為白色粉末，易溶于水，除了工業(yè)用途外，亞硝酸鹽在食品生產(chǎn)中作為食品添加劑使用。過量食用亞硝酸鹽會使血液中的低鐵血紅蛋白氧化成高鐵血紅蛋白，失去運輸氧的能力而引起組織缺氧性損害，同時亞硝酸鹽被攝入到胃里后，會在胃酸作用下與蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物二級胺反應生成強致癌物質(zhì)亞硝胺，因此對水體中的亞硝酸鹽進行檢測尤為必要。目前，對水體中的亞硝酸鹽進行檢測的方法主要包括：分光光度法、離子色譜法、化學發(fā)光法、拉曼光譜法、電化學分析方法等，其中的大部分檢測方法都需要精密的儀器、復雜的測試程序和專業(yè)的樣品制備技術(shù)，這很大程度上阻礙了它們的實際應用；但其中的電化學分析方法具有操作方便、儀器簡單、快速靈敏、選擇性高等優(yōu)點，因此利用電化學分析方法對水體中的亞硝酸鹽進行檢測深受重視。在現(xiàn)有的電化學分析方法中，傳統(tǒng)制備電極方法復雜繁瑣，并且電極本身所使用的粘結(jié)劑大大阻礙了電極表面的電荷轉(zhuǎn)移效率，這降低了對水體中亞硝酸鹽的檢測效率。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足之處，本專利技術(shù)提供了一種三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料及應用，不僅能夠?qū)λw中的亞硝酸根離子進行快速、高效和選擇性檢測，而且避免了傳統(tǒng)制備電極的復雜過程。本專利技術(shù)的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料，其制備方法包括以下步驟：步驟A、將三聚氰胺海綿置于充滿保護氣體的環(huán)境中，并以800～1000℃煅燒1～3小時，從而制得三維泡沫炭；步驟B、將步驟A中制得的三維泡沫炭置于硝酸中，并以100～150℃反應1～4小時，從而制得功能化的三維泡沫炭；步驟C、將FeCl3、Na2SO4以及步驟B中制得的功能化的三維泡沫炭這三者混合在一起，并置于100～150℃的條件下反應2～8小時，然后冷卻至室溫，并進行洗滌和干燥，再置于充滿保護氣體的環(huán)境中，以400～500℃煅燒2～5小時，從而制得三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料。優(yōu)選地，在步驟B中，將步驟A中制得的三維泡沫炭置于濃度為3mol/L的硝酸中，并以120℃反應1小時，從而制得功能化的三維泡沫炭。優(yōu)選地，在步驟C中，將FeCl3、Na2SO4以及步驟B中制得的功能化的三維泡沫炭這三者混合在一起，并置于120℃的條件下反應6小時，然后冷卻至室溫，并進行洗滌和干燥，再置于充滿保護氣體的環(huán)境中，以450℃煅燒2小時，從而制得三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料。優(yōu)選地，所述FeCl3的用量為1.5mmol，所述Na2SO4的用量為1.5mmol。采用技術(shù)方案中所述的三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料直接作為對水體中亞硝酸根離子進行檢測的工作電極。由上述本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案可以看出，本專利技術(shù)提供的三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料是通過水熱法對FeCl3、Na2SO4和功能化的三維泡沫炭進行處理，并經(jīng)過冷卻、洗滌、干燥和進一步的熱處理后最終制得的在三維泡沫炭表面生長的三氧化二鐵納米棒陣列；該三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料可以作為檢測亞硝酸根離子的工作電極，無需使用粘結(jié)劑，而且對水體中的亞硝酸根離子濃度具有較寬的線性范圍、較低的檢測限以及良好的選擇性，因此本專利技術(shù)所提供的三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料不僅能夠?qū)λw中的亞硝酸根離子進行快速、高效和選擇性檢測，而且避免了傳統(tǒng)制備電極的復雜過程。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實施例，對于本領域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。圖1為本專利技術(shù)實施例1所制備的三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料的掃描電鏡照片。圖2為本專利技術(shù)實施例1所制備的三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料的X射線衍射圖譜。圖3為本專利技術(shù)實施例1所制備的三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料的拉曼光譜圖。圖4為本專利技術(shù)實施例1所制備的三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料的光電子能譜。圖5為本專利技術(shù)實施例1所制備的三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料對不同濃度的亞硝酸根離子的循環(huán)伏安曲線圖及亞硝酸根離子濃度與氧化峰電流的線性關(guān)系圖。圖6為本專利技術(shù)實施例1所制備的三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料對不同濃度的亞硝酸根離子的電流時間曲線圖及亞硝酸根離子濃度與電流強度的線性關(guān)系圖。圖7為本專利技術(shù)實施例1所制備的三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料對不同離子的電流時間曲線圖。具體實施方式下面結(jié)合本專利技術(shù)實施例中的附圖，對本專利技術(shù)實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術(shù)一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術(shù)的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術(shù)的保護范圍。下面對本專利技術(shù)的三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料及應用進行詳細描述。一種三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料，其制備方法包括以下步驟：步驟A、將三聚氰胺海綿置于充滿保護氣體(所述保護氣體為氮氣或稀有氣體)的環(huán)境中，并以800～1000℃煅燒1～3小時，從而制得三維泡沫炭。具體地，將三聚氰胺海綿最好置于充滿氮氣或稀有氣體的管式爐中，并以900℃煅燒2小時，從而制得三維泡沫炭。步驟B、將步驟A中制得的三維泡沫炭置于稀硝酸中，并以100～150℃反應1～4小時，從而制得功能化的三維泡沫炭。具體地，最好將步驟A中制得的三維泡沫炭置于盛有濃度為3mol/L硝酸的反應釜中，并以120℃反應1小時，從而制得功能化的三維泡沫炭。步驟C、將FeCl3、Na2SO4以及步驟B中制得的功能化的三維泡沫炭這三者混合在一起，并置于100～150℃的條件下反應2～8小時，然后冷卻至室溫，并進行洗滌和干燥，再置于充滿保護氣體(所述保護氣體為氮氣或稀有氣體)的環(huán)境中，以400～500℃煅燒2～5小時，從而即可制得三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料。具體地，將FeCl3、Na2SO4以及步驟B中制得的功能化的三維泡沫炭這三者混合在一起，并置于120℃的條件下反應6小時，然后冷卻至室溫，并進行洗滌和干燥，再置于充滿氮氣或稀有氣體的管式爐中，以450℃煅燒2小時，從而制得三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料。在實際應用中，可以取1.5mmolFeCl3·6H2O和1.5mmolNa2SO4溶于去離子水中，接著將步驟B中制得的功能化的三維泡沫炭置于其中，持續(xù)攪拌60分鐘，然后將該混合物轉(zhuǎn)移到高壓反應釜中，在120℃的條件下反應6小時；待反應完成后冷卻至室溫，取出所獲得的產(chǎn)物充分洗滌，以去除產(chǎn)物表面物理附著物，接著將產(chǎn)物置于60℃條件下進行干燥處理，然后將干燥的產(chǎn)物置于氮氣或稀有氣體保護的管式爐中，以450℃煅燒2小時，從而即可制得三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料。進一步地，采本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料，其特征在于，其制備方法包括以下步驟：步驟A、將三聚氰胺海綿置于充滿保護氣體的環(huán)境中，并以800～1000℃煅燒1～3小時，從而制得三維泡沫炭；步驟B、將步驟A中制得的三維泡沫炭置于硝酸中，并以100～150℃反應1～4小時，從而制得功能化的三維泡沫炭；步驟C、將FeCl

【技術(shù)特征摘要】
1.一種三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料，其特征在于，其制備方法包括以下步驟：步驟A、將三聚氰胺海綿置于充滿保護氣體的環(huán)境中，并以800～1000℃煅燒1～3小時，從而制得三維泡沫炭；步驟B、將步驟A中制得的三維泡沫炭置于硝酸中，并以100～150℃反應1～4小時，從而制得功能化的三維泡沫炭；步驟C、將FeCl3、Na2SO4以及步驟B中制得的功能化的三維泡沫炭這三者混合在一起，并置于100～150℃的條件下反應2～8小時，然后冷卻至室溫，并進行洗滌和干燥，再置于充滿保護氣體的環(huán)境中，以400～500℃煅燒2～5小時，從而制得三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維泡沫炭/三氧化二鐵納米棒陣列復合材料，其特征在于，在步驟B中，將步驟A中制得的三維泡沫炭置于...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張云霞，馬躍，汪國忠，張海民，趙惠軍，
申請(專利權(quán))人：中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：安徽,34