基于伊红Y-氮化碳体系自敏化检测2-氯酚的方法

技术领域

本发明涉及伊红Y-氮化碳体系在可视化检测2-氯酚方面的应用技术领域，具体涉及基于伊红Y-银修饰的氮化碳自敏化检测2-氯酚的方法。

背景技术

利用氮化碳(g-C

染料具有较大的吸光系数和较宽的吸收范围，通常能够吸收整个可见光区域的光，是一类具有丰富颜色的物质，咕吨类染料如曙红、荧光素、罗丹明等分子的激发态能级大多高于g-C

伊红Y(四溴荧光素二钠)，缩写EY，作为一种酸性红色染料，具有合适的能带结构，常被用做g-C

发明内容

本发明的目的是为了解决如何提高g-C

基于伊红Y-氮化碳体系自敏化检测2-氯酚的方法，按以下步骤进行：

将四溴荧光素二钠水溶液、银修饰的氮化碳纳米片悬浊液和2-氯酚水溶液混合，并将pH调节至3～9，得到混合溶液；将混合溶液置于光催化反应器中，先在无光照的条件下搅拌吸附1～30min，然后开启波长为525nm的可见光，光照1～30min后过滤，将滤液采用紫外可见分光光度计进行检测，完成基于单原子银修饰的氮化碳纳米片可视化检测水体中2-氯酚。

本发明的原理：

本发明选择2-氯酚(2-CP)作为被检测底物，在g-C

本发明的创新点：

本发明成功首次建立了sAg-CN-EY自敏化体系用于2-CP的可视化检测，该体系可有效提升EY颜色的变化程度，并利用引入的Ag与2-CP之间的相互作用提高对2-CP的选择性吸附、富集能力，进而提高对2-CP检测的选择性和灵敏度。

本发明的有益效果：

本发明中首先合成纳米Ag修饰的g-C

本发明可获得基于伊红Y-氮化碳体系自敏化检测2-氯酚的方法。

附图说明

图1为实施例1中sAg-CN的XPS Ag 3d谱图；

图2为实施例1中sAg-CN对EY溶液的脱色效果，A表示Dark，B表示sAg-CN-EY；

图3为实施例1中EY-sAg-CN检测体系中加入不同浓度2-CP的颜色响应(随着2-CP浓度逐渐增加，EY颜色逐渐由白色变至淡粉色再逐渐变为深粉色)；

图4为实施例1中EY-sAg-CN检测体系中加入不同浓度2-CP时EY的紫外可见吸收光谱；

图5为实施例1中lg(C

图6为实施例1中在其它污染物干扰下对2-CP检测的影响，前排柱状图B表示单独的其它芳烃类有机污染物，后排柱状图A表示2-CP中混有其它芳烃类有机污染物。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式基于伊红Y-氮化碳体系自敏化检测2-氯酚的方法，按以下步骤进行：

将四溴荧光素二钠水溶液、银修饰的氮化碳纳米片悬浊液和2-氯酚水溶液混合，并将pH调节至3～9，得到混合溶液；将混合溶液置于光催化反应器中，先在无光照的条件下搅拌吸附1～30min，然后开启波长为525nm的可见光，光照1～30min后过滤，将滤液采用紫外可见分光光度计进行检测，完成基于单原子银修饰的氮化碳纳米片可视化检测水体中2-氯酚。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：所述的四溴荧光素二钠水溶液、银修饰的氮化碳纳米片悬浊液与2-氯酚水溶液的体积比为(8～15)：(2～5)：1，四溴荧光素二钠水溶液的浓度为3.3～20mg/L，银修饰的氮化碳纳米片悬浊液的浓度为0.5～3.3g/L，2-氯酚水溶液的浓度为14ng/L～14mg/L。

其他步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点是：所述的四溴荧光素二钠水溶液按以下步骤制备：将0.001～0.01g四溴荧光素二钠粉末加入到300～500mL去离子水中，混合均匀后，得到四溴荧光素二钠水溶液。

其他步骤与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：所述的银修饰的氮化碳纳米片悬浊液按以下步骤制备：将0.05～2g银修饰的氮化碳纳米片粉末加入到100～600mL去离子水中，在持续搅拌的同时超声，得到银修饰的氮化碳纳米片悬浊液。

其他步骤与具体实施方式一至三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：所述的2-氯酚水溶液按以下步骤制备：将2-氯酚粉末加入到100mL容量瓶，先加入0.5mL甲醇，然后用去离子水定容，并在持续搅拌的同时超声，待2-氯酚粉末充分溶解后，稀释得到浓度为14ng/L～14mg/L的2-氯酚水溶液。

其他步骤与具体实施方式一至四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：采用22μm水相过滤膜进行过滤。

其他步骤与具体实施方式一至五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：所述的银修饰的氮化碳纳米片按以下步骤制备：

步骤一：将三聚氰胺加入到去离子水中，在50～100℃的温度条件下搅拌至完全溶解，得到溶液A；将三聚氰酸和硝酸银加入到去离子水中，在50～100℃的温度条件下搅拌至完全溶解，得到溶液B；在50～100℃的温度条件下，将溶液B加入到溶液A中，搅拌均匀后，得到白色颗粒物，继续加热搅拌1～5h，冷却后离心，弃上清液，剩余白色颗粒物清洗后烘干、研磨；

步骤二：在氮气保护下，将步骤一中研磨后的粉末升温至450～550℃，并在450～550℃的温度条件下煅烧2～6h，冷却，得到一次煅烧后的多孔氮化碳；将一次煅烧后的多孔氮化碳在空气条件下升温至450～550℃，并在450～550℃的温度条件下煅烧2～6h，冷却，得到二次煅烧后的多孔氮化碳；将二次煅烧后的多孔氮化碳加入到硝酸溶液中，在50～90℃的温度条件下，回流搅拌2～6h，冷却后离心，弃上清液，剩余固体清洗后烘干，得到银修饰的氮化碳纳米片。

其他步骤与具体实施方式一至六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：所述的三聚氰胺的质量与去离子水的体积的比为(5～15)g：500mL，所述的三聚氰酸的质量、硝酸银的质量与去离子水的体积的比为(2～6)g：(0.05～0.2)g：500mL。

其他步骤与具体实施方式一至七相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：步骤一中冷却后以4000r/min的转速离心10min，弃上清液，剩余白色颗粒物依次使用去离子水和无水乙醇各清洗3～5次，清洗后置于60℃烘箱烘干、研磨。

其他步骤与具体实施方式一至八相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：步骤二中氮气的通入速率为50～200mL/min；将研磨后的粉末以0.5～5℃/min的升温速度升温至450～550℃；将一次煅烧后的多孔氮化碳以1～10℃/min的升温速度升温至450～550℃；硝酸溶液的浓度为1～10mol/L；冷却后以4000r/min的转速离心10min，弃上清液，剩余固体依次使用去离子水和无水乙醇各清洗3～5次，清洗后置于60℃烘箱烘干。

其他步骤与具体实施方式一至九相同。

采用以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例1：

1、银修饰的氮化碳纳米片的制备方法，按以下步骤进行：

步骤一：将10g三聚氰胺加入到500mL去离子水中，在80℃的温度条件下搅拌至完全溶解，得到溶液A；将4g三聚氰酸和0.111g硝酸银加入到500mL去离子水中，在80℃的温度条件下搅拌至完全溶解，得到溶液B；在80℃的温度条件下，将溶液B迅速加入到溶液A中，搅拌均匀后，得到不溶于水的白色颗粒物，继续加热搅拌3h，冷却后以4000r/min的转速离心10min，弃上清液，剩余白色颗粒物依次使用去离子水和无水乙醇各清洗3次，清洗后置于60℃烘箱烘干、研磨；

步骤二：在氮气保护下(通入速率为150mL/min)，将步骤一中研磨后的粉末置于加盖瓷舟内，压实，外用铝箔封闭包裹后，放于管式炉内，以1℃/min的升温速度升温至520℃，并在520℃的温度条件下煅烧4h，自然冷却至室温，得到一次煅烧后的多孔氮化碳；将一次煅烧后的多孔氮化碳样品翻松，不加盖，用带孔洞的铝箔包裹后再次放于管式炉中，在空气条件下以5℃/min的升温速度升温至500℃，并在500℃的温度条件下煅烧2h，自然冷却至室温，得到二次煅烧后的多孔氮化碳；将二次煅烧后的多孔氮化碳加入到浓度为5mol/L的硝酸溶液中，在70℃的温度条件下，回流搅拌2h，冷却后以4000r/min的转速离心10min，弃上清液，剩余固体依次使用去离子水和无水乙醇各清洗3次，清洗后置于60℃烘箱烘干，得到银修饰的氮化碳纳米片sAg-CN(CN代表g-C

对sAg-CN材料进行X-射线光电子能谱(XPS)表征，图1为实施例1中sAg-CN的XPSAg 3d谱图；如图1所示，sAg-CN中374.1eV和368.1eV分别代表Ag

2、基于EY-sAg-CN体系可视化检测2-CP过程：

(1)溶液的配置：

四溴荧光素二钠(EY，红色粉末)水溶液按以下步骤制备：将0.005g四溴荧光素二钠粉末加入到500mL去离子水中，混合均匀后，得到浓度为10mg L

银修饰的氮化碳纳米片(sAg-CN)悬浊液按以下步骤制备：将0.15g银修饰的氮化碳纳米片粉末加入到100mL去离子水中，在持续搅拌的同时进行充分的超声，得到浓度为1.5g L

2-氯酚(2-CP)水溶液按以下步骤制备：将2-氯酚粉末加入到100mL容量瓶，先加入0.5mL甲醇，然后用去离子水定容，并在持续搅拌的同时进行充分的超声，待2-氯酚粉末充分溶解后，然后稀释成不同浓度(14ng/L～14mg/L)的2-氯酚水溶液。

(2)检测过程：

取50mL称量瓶，分别加入10mL 10mg L

图2为实施例1中sAg-CN对EY溶液的脱色效果，A表示Dark，B表示sAg-CN-EY；图3为实施例1中EY-sAg-CN检测体系中加入不同浓度2-CP的颜色响应；图4为实施例1中EY-sAg-CN检测体系中加入不同浓度2-CP时EY的紫外可见吸收光谱。采用纳米Ag负载量为2.5％的sAg-CN作为最优检测材料，EY敏化sAg-CN引起EY的脱色过程如图2所示，同时采用无光照条件下sAg-CN对EY的暗吸附实验作为对照。结果表明：基于sAg-CN对EY暗吸附作用引起EY的脱色效果不明显，脱色率不超过0.02；相对应525nm单波长可见光照射下，sAg-CN存在的敏化体系中，随着光照时间的延长，EY位于517nm处的吸收峰强度逐渐降低，EY溶液从粉色逐渐变淡，5min左右已经变为白色，5min时脱色率大于0.94，9min时脱色率已接近1，EY敏化脱色时间更短。由此表明，引入Ag后的EY-sAg-CN敏化体系对EY脱色作用明显，其检测时间为光照5min。随着体系中加入的2-CP的浓度不断增加(1ng L

图5为实施例1中lg(C

其中阻断率η

η

式中η

C

C代表无2-CP时EY敏化脱色后的浓度，单位为mg L

图6为实施例1中在其它污染物干扰下对2-CP检测的影响，前排柱状图B表示单独的其它芳烃类有机污染物，后排柱状图A表示2-CP中混有其它芳烃类有机污染物。其它芳烃类有机污染物及氯离子经常共存于实际的环境体系中，为了探索EY-sAg-CN光敏化检测体系对2-CP检测的选择性，图6显示了几种潜在干扰物质，包括菲、联苯(DIP)、硝基苯(NIT)、苯胺(ANI)、乙苯(ETH)、对二甲苯(para-XYL)、苯(BEN)、对苯二酚(HYD)、苯三酚(BEN-tr)和氯离子加入sAg-CN后对2-CP的检测影响，结果表明在没有2-CP的情况下，其它共存干扰物质对EY的阻断率较低，EY呈现白色，即该光敏化体系对其它干扰物无明显响应；但体系中存在2-CP时，EY呈现粉红色，可见该检测体系对2-CP具有明显的选择性响应；另一方面当共存其它有机污染物和氯离子干扰时对2-CP进行检测，阻断率无明显变化，说明当体系中共存这些干扰物时对2-CP的检测结果影响较弱，说明环境的干扰对2-CP的检测结果影响较小，因此该方法实现了对2-CP优异的选择性检测。