一种铁锰双金属氧化物及其在铬离子检测中的应用

本发明属于化学分析和检测领域，具体涉及一种铁锰双金属氧化物及其在铬离子检测中的应用。

背景技术：

1、cr3+是人体营养中必需的微量元素，三价铬的缺乏会影响胰岛素的功能，增加人们患血管疾病的风险，阻碍青少年的生长发育并且增加青少年近视的风险。若人体长时间缺乏三价铬可能导致糖尿病、高脂血症、动脉粥样硬化、生长缓慢和寿命缩短。而cr6+对物种来说是一种高毒性物质，人类活动包括金属电镀、皮革制革、防止腐蚀和木材防腐处理等都是环境中铬含量升高的原因，过量的cr6+可引起人类声音嘶哑、鼻黏膜萎缩、严重鼻穿孔和支气管扩张，甚至呼吸道癌症。美国环境保护署规定饮用水中cr6+的最大浓度不能超过0.1mm。因此，开发快速灵敏的cr3+与cr6+的检测方法势在必行。

技术实现思路

1、为克服现有技术的上述缺陷，本发明的主要目的在于提供一种铁锰双金属氧化物(imbo)，其廉价易得，适合大规模化生产。

2、本发明的另一目的在于提供所述铁锰双金属氧化物的制备方法。

3、本发明的再一目的在于提供所述铁锰双金属氧化物在铬离子检测中的应用，所述铬离子包括cr3+和/或cr6+。

4、当所述铁锰双金属氧化物用于比色法检测cr3+时，以廉价易得的铁锰双金属氧化物为催化剂，3,3',5,5-四甲基联苯胺(tmb)为探针，tmb被氧化为蓝色的氧化产物tmbox，且imbo-tmb体系的蓝色深浅与cr3+浓度成反比，即cr3+的浓度越高imbo-tmb体系的蓝色越浅，据此建立比色法检测cr3+的方法，cr3+的检测线性范围为0.75～40μm，检测限为0.4134μm。

5、当所述铁锰双金属氧化物用于比色法检测cr6+时，以廉价易得的铁锰双金属氧化物为催化剂，tmb为探针，tmb被氧化为蓝色的氧化产物tmbox，且imbo-tmb体系的蓝色深浅与cr6+浓度成正比，即cr6+的浓度越高imbo-tmb体系的蓝色越深，据此建立比色法检测cr6+的方法，cr6+的检测线性范围为0.6～100μm，检测限为0.5047μm。

6、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

7、本发明提供一种铁锰双金属氧化物的制备方法，由可溶性铁盐与可溶性铁盐通过溶剂热法一步合成，包括以下步骤：

8、步骤1：取可溶性铁盐、可溶性铁盐和尿素，将其溶解在甘油与超纯水的混合溶液中，搅拌反应10～20min；

9、步骤2：在100～140℃的条件下溶剂热反应12～36h，冷却至室温，依次经过固液分离、洗涤和干燥，即得。

10、作为优选，步骤1中，所述可溶性铁盐为硫酸铁(ii)七水合物；所述可溶性锰盐为四水合氯化锰，且所述可溶性铁盐、可溶性铁盐和尿素的质量比为1～2:7:37，更优选为4:21:111。

11、作为优选，步骤1中，所述混合溶液中甘油与超纯水的体积比为1:7。

12、本发明还提供采用上述制备方法制备得到的铁锰双金属氧化物。

13、本发明还提供所述铁锰双金属氧化物在比色法检测cr3+和/或cr6+中的应用。

14、本发明还提供一种比色法检测cr3+或cr6+的方法，所述铁锰双金属氧化物通过比色法检测cr3+或cr6+，包括以下步骤：

15、(a)在ph为4的缓冲溶液中，加入tmb、imbo，以及cr3+或cr6++孵育10min后，再室温孵育4min，测定体系吸光度；

16、(b)以cr3+或cr6+浓度为横坐标，吸光度的变化量(加入cr3+或cr6+与未加入cr3+或cr6+吸光度的变化量)为纵坐标，绘制标准曲线并计算获得线性方程；

17、(c)采用与步骤(a)相同的方法测定含cr3+或cr6+样品体系的吸光度，代入步骤(b)所得线性方程计算，获得样品中cr3+或cr6+的含量。

18、作为优选，所述缓冲溶液为醋酸-醋酸钠缓冲溶液。

19、作为优选，步骤(a)中，所述imbo的浓度为0.3mg/ml，tmb的浓度为0.8mm。

20、作为优选，cr3+的线性检测范围为0.75～40μm，检测限为0.4134μm。

21、作为优选，cr6+的线性检测范围为0.6～100μm，检测限为0.5047μm。

22、本发明采用溶剂热法一步合成铁锰双金属氧化物，在其催化作用下无色透明的tmb被氧化为裸眼可见的蓝色的tmbox，且在一定浓度范围内imbo-tmb体系的吸光度与三价铬的浓度成反比、与六价铬的浓度成正比，从而建立一种比色法检测cr3+与cr6+的新方法。该体系对cr3+与cr6+具有宽的线性检测范围，分别为0.75～40μm和0.6～100μm，检出限分别为0.4134μm和0.5047μm。与现有技术相比，本发明具有如下优势：

23、1)本发明用于比色法检测cr3+与cr6+所用的铁锰双金属氧化物廉价易得、易于大规模合成且绿色环保。

24、2)本发明设计的cr3+与cr6+检测体系，可以高选择性、高灵敏度、宽范围、可视化检测环境中的cr3+与cr6+含量。

技术特征：

1.一种铁锰双金属氧化物的制备方法，其特征在于，由可溶性铁盐和可溶性铁盐通过溶剂热法一步合成，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述铁锰双金属氧化物的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述可溶性铁盐为硫酸铁七水合物，所述可溶性锰盐为四水合氯化锰，且所述可溶性铁盐、可溶性铁盐和尿素的质量比为1～2:7:37。

3.根据权利要求1所述铁锰双金属氧化物的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述混合溶液中甘油与超纯水的体积比为1:7。

4.一种铁锰双金属氧化物，其特征在于，通过权利要求1至3任一项所述铁锰双金属氧化物的制备方法制得。

5.权利要求4所述铁锰双金属氧化物在比色法检测cr3+和/或cr6+中的应用。

6.一种比色法检测铬离子的方法，其特征在于，所述铬离子为cr3+或cr6+，通过所述铁锰双金属氧化物比色法检测cr3+或cr6+，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述比色法检测铬离子的方法，其特征在于，所述缓冲溶液为醋酸-醋酸钠缓冲溶液。

8.根据权利要求6所述比色法检测铬离子的方法，其特征在于，步骤(a)中，所述铁锰双金属氧化物的浓度为0.3mg/ml，3,3',5,5'-四甲基联苯胺的浓度为0.8mm。

9.根据权利要求6所述比色法检测铬离子的方法，其特征在于，cr3+的线性检测范围为0.75～40μm，检测限为0.4134μm。

10.根据权利要求6所述比色法检测铬离子的方法，其特征在于，cr6+的线性检测范围为0.6～100μm，检测限为0.5047μm。

技术总结本发明公开了一种铁锰双金属氧化物及其在铬离子检测中的应用，其由可溶性铁盐和可溶性铁盐通过溶剂热法一步合成，包括：可溶性铁盐、可溶性铁盐和尿素溶解在甘油与超纯水的混合溶液中搅拌反应；在100～140℃溶剂热反应12～36h，冷却至室温，依次经过固液分离、洗涤和干燥得到。本发明采用溶剂热法一步合成铁锰双金属氧化物，可高选择性催化TMB体系呈现可视化的蓝色，在一定浓度范围内体系的蓝色深浅与Cr<supgt;3+</supgt;浓度成反比、与Cr<supgt;6+</supgt;浓度成正比，建立一种比色法检测Cr<supgt;3+</supgt;与Cr<supgt;6+</supgt;的方法，高选择性、高灵敏度、宽范围和可视化检测环境中的Cr<supgt;3+</supgt;与Cr<supgt;6+</supgt;含量。技术研发人员：张霞,李朋受保护的技术使用者：上海工程技术大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29