一种I-Co/g-C3N4单原子材料及其制备方法和应用

本发明涉及钠离子检测，更具体的涉及一种i-co/g-c3n4单原子材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、钠离子是人体细胞外液中的主要阳离子，具有维持人体全身血液容量、细胞渗透压和酸碱平衡的作用，并且对神经和肌肉电兴奋的产生及传导发挥着重要作用，对人体健康至关重要。但是过量的钠进入人体，可能会有害于人体健康，引起高血压和高钠血症。此外，长期饮用含有大量钠离子的水，如苏打水，可能会增加发生心脑血管疾病的风险，导致血压升高，增加心脏和血管的负担，从而增加中风、心脏病等疾病的可能性。因此对于钠离子的检测是很有必要的。

2、目前，一些文献中对钠离子的定量检测方法有很多，主要包括原子吸收光谱法(aas)、电感耦合等离子体质谱法(icp-ms)、离子色谱法(ic)、温度滴定法等。上述是一些食品中na+检测的常规方法，虽然它们精度较高，但是操作均比较费时，不能实现现场实时快速检测，且需要有专业技术人员依托于昂贵的实验仪器才能检测。另外，上述几种检测方法均需要进行复杂、耗时的样品前处理工作，原子吸收光谱法在检测高浓度样品时会存在较大偏差，温度滴定法只能适用于常量分析。电感耦合等离子体质谱法和离子色谱法的成本较高，且一般用于多种元素的检测，很少单独进行钠离子的检测。因此，寻求一种简便快速、测定结果准确且不需要专业人士即可进行操作的钠离子检测方法是非常有必要的。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明提供了一种i-co/g-c3n4单原子材料及其制备方法和应用，本发明使用热缩聚合成法制备得到的i-co/g-c3n4单原子材料具有良好的荧光性和良好的生物相容性，可用于钠离子的检测。

2、本发明的第一个目的是提供一种i-co/g-c3n4单原子材料的制备方法，包括以下步骤：

3、在保护气体气氛下，将g-c3n4前驱体与钴源混合均匀后，在550℃～650℃下煅烧，g-c3n4前驱体中的氮与钴配位得到产物，将产物剥离得到钴掺杂氮化碳；

4、向钴掺杂氮化碳中加入甲醇和咪唑的混合物，钴掺杂氮化碳中的钴原子与咪唑中的氮原子发生配位反应，得到咪唑轴向配位的i-co/g-c3n4单原子材料。

5、例如，煅烧温度为550℃、560℃、570℃、580℃、590℃、600℃、610℃、620℃、630℃、640℃、650℃等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。

6、本发明的一个优选实施例中，g-c3n4前驱体和钴源的比例为5g：0.01mol～0.02mol，例如g-c3n4前驱体和钴源的比例为5g：0.01mol、5g：0.012mol、5g：0.014mol、5g：0.016mol、5g：0.018mol、5g：0.02mol。

7、本发明的一个优选实施例中，g-c3n4前驱体为尿素或三聚氰胺，钴源为氯化钴、硝酸钴或硫酸钴。

8、本发明的一个优选实施例中，煅烧时间为2h～3h。例如，煅烧时间为2h、2.5h、3h等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。

9、本发明的一个优选实施例中，产物剥离步骤是将产物超声得到第一上层清液，然后对第一上层清液进行离心得到第二上层清液。

10、本发明的一个优选实施例中，超声时间为3天～3.5天。例如，超声时间为3天，3.2天，3.5天等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。

11、本发明的一个优选实施例中，钴掺杂氮化碳中的钴原子和咪唑的摩尔比为1：1；

12、甲醇和咪唑的混合物中，咪唑和甲醇的摩尔比为1:0.5～2。例如，咪唑和甲醇的摩尔比为1:0.5，1:1、1:1.5、1:2等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。

13、本发明的第二个目的是提供上述制备方法制备得到的i-co/g-c3n4单原子材料。

14、本发明的第三个目的是提供上述i-co/g-c3n4单原子材料在检测钠离子的应用。

15、本发明的一个优选实施例中，将待测样品与i-co/g-c3n4单原子材料混合后，进行荧光传感检测。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、(1)本发明使用热缩聚合成法成功制备出具有良好的荧光性和良好的生物相容性的材料i-co/g-c3n4单原子材料，在制备过程中，g-c3n4的n位置上的六个孤对电子占据了中心co的轨道，形成co-n键，co和n成功配位，得到co/g-c3n4。通过超声作用咪唑上的氮与co/g-c3n4中的金属钴通过超声作用进行配位反应，制备得到轴向配位新材料i-co/g-c3n4。本发明制备手段简单、造价低廉、稳定性高，可用于荧光传感。i-co/g-c3n4单原子材料在原本范围内吸收峰增强，288nm左右是荧光的最强峰，加强了co/g-c3n4的光催化性能。

18、(2)本发明在进行检测时，在0-16μmol/l范围，钠离子浓度增大荧光强度减小，是猝灭，呈现出良好的线性关系。

19、(3)在实际实验中i-co/g-c3n4均满足荧光传感器的要求，故i-co/g-c3n4可作为新型荧光传感器，提高传感效应，可用于检测水质环境等。

技术特征：

1.一种i-co/g-c3n4单原子材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种i-co/g-c3n4单原子材料的制备方法，其特征在于，g-c3n4前驱体和钴源的比例为5g：0.01mol-0.02mol。

3.根据权利要求1所述的一种i-co/g-c3n4单原子材料的制备方法，其特征在于，g-c3n4前驱体为尿素或三聚氰胺，钴源为氯化钴、硝酸钴或硫酸钴。

4.根据权利要求1所述的一种i-co/g-c3n4单原子材料的制备方法，其特征在于，煅烧时间为2h～3h。

5.根据权利要求1所述的一种i-co/g-c3n4单原子材料的制备方法，其特征在于，产物剥离步骤是将产物超声得到第一上层清液，然后对第一上层清液进行离心得到第二上层清液。

6.根据权利要求5所述的一种i-co/g-c3n4单原子材料的制备方法，其特征在于，超声时间为3天～3.5天。

7.根据权利要求1所述的一种i-co/g-c3n4单原子材料的制备方法，其特征在于，钴掺杂氮化碳中的钴原子和咪唑的摩尔比为1：1；

8.一种权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到i-co/g-c3n4单原子材料。

9.一种权利要求8所述i-co/g-c3n4单原子材料在检测钠离子的应用。

10.根据权利要求9所述的i-co/g-c3n4单原子材料在检测钠离子的应用，其特征在于，将待测样品与i-co/g-c3n4单原子材料混合后，进行荧光传感检测。

技术总结本发明公开了一种I‑Co/g‑C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;单原子材料及其制备方法和应用，属于钠离子检测技术领域。I‑Co/g‑C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;单原子材料的制备方法为：在保护气体气氛下，将g‑C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;材料前驱体与钴源混合均匀后，在550℃～650℃下煅烧，g‑C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;材料前驱体中的氮与钴配位得到产物，将产物剥离得到钴掺杂氮化碳；向钴掺杂氮化碳中加入甲醇和咪唑的混合物，钴掺杂氮化碳中的钴原子与咪唑中的氮原子发生配位反应得到咪唑轴向配位的I‑Co/g‑C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;单原子材料。本发明使用热缩聚合成法制备得到的I‑Co/g‑C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;单原子材料具有良好的荧光性和良好的生物相容性，可用于钠离子的检测。技术研发人员：王珊,叶光辉,杨晨,董小龙,曾勇,张家豪,呼晓冉,兰月丽受保护的技术使用者：咸阳师范学院技术研发日：技术公布日：2024/12/2