本发明涉及属于环境保护和气体检测领域领域，主要针对痕量单质汞的富集和解附，涉及到一种高选择性捕获气态单质汞的高分散纳米金材料及其制备和应用。
背景技术：
1、汞作为一种易挥发、易迁移、高生物聚集度和生物毒性的重金属痕量污染物，其造成环境污染的同时也对人类健康产生了严重威胁。汞排放主要来源于金矿开采及加工冶炼、塑料和水泥生产、固体燃料燃烧等工业过程，这些活动释放的气态单质汞会在大气中长距离传播，并通过生物放大效应进入食物链，对水生生物和人类产生毒害。尤其是痕量级(ppb)以下的汞浓度对环境的影响难以忽视。
2、由于气态单质汞浓度非常低，传统的监测方法往往无法准确捕捉到这ppb级别的痕量汞。因此对其进行在线监测需要匹配高效的富集-解附单元，通过这一手段可以实现对痕量汞的高效捕捉和富集，进而提高在线监测系统检测的灵敏度和选择性。
3、目前，单质汞的富集-解附单元常采用金阱或金网材料，但上述材料存在捕集效率低，脱附过程中易产生拖尾等问题，对高精度在线测量造成了挑战。
技术实现思路
1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种响应速度快、检出限低和重复性好的高选择性捕获气态单质汞的高分散纳米金材料及其制备和应用。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高选择性捕获气态单质汞的高分散纳米金材料，该材料为从球核依次由内向外分别金属氧化物核、表面生长二维结构的mxene和高分散纳米金材料的三元复合型材料。
3、进一步地，所述的金属氧化物核的材料为氧化铝、氧化硅、氧化铟、二氧化锡或二氧化钛；
4、高分散纳米金为纳米金颗粒，或高分散的金纳米团簇。
5、进一步地，纳米金与mxene载体的质量比为1:10～1:1000。
6、进一步地，所述的金属氧化物核的粒径为40～325目。
7、本发明还提供一种高选择性捕获气态单质汞的高分散纳米金材料的制备方法，包括以下步骤：
8、步骤(1)mxene粉末的制备
9、将lif完全溶解于hcl溶液中，获得均匀lif/hcl水溶液，在冰水浴条件下将ti3alc2粉末缓慢加入到lif/hcl水溶液中，进行刻蚀反应，得到mxene粉末；
10、步骤(2)纳米金颗粒分散液的制备
11、将氯金酸粉末和硼氢化钠分别溶解于去离子水中，配置成氯金酸溶液和硼氢化钠溶液，将硼氢化钠溶液滴入氯金酸溶液中，反应得到紫红色的纳米金颗粒分散液；
12、步骤(3)高分散纳米金材料的制备
13、用偶联剂对微米级金属氧化物小球进行改性，所得改性金属氧化物小球与步骤(1)制得的mxene粉末同时加入去离子水中，充分反应，当mxene粉末包覆于改性金属氧化物小球表面后，加入步骤(2)制得的纳米金颗粒分散液，继续反应，最后产物离心洗涤干燥即得纳米金/mxene/金属氧化物三元复合型材料。
14、进一步地，步骤(1)所述的刻蚀反应温度为30～40℃，反应时间为20～50h。
15、本发明还提供一种高分散纳米金材料的应用，将所述的高分散纳米金材料用于捕获气态汞。
16、进一步地，所述的气态汞为大气汞或烟气汞，大气汞浓度范围在0-20ng/m3，烟气汞浓度范围在0-50μg/m3。
17、进一步地，所述的气态汞的选择性分离效率>99％，气态汞吸附容量均>5mg/g。
18、进一步地，所述的高分散纳米金材料在常温气氛下实现对于气态单质汞的富集，将其加热至300℃以上实现完全解附，实现高效快速的富和解附。
19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
20、1.本发明构建了一种高分散纳米金/mxene/金属氧化物三元复合型材料，以金属氧化物为核，表面生长二维结构的mxene用于分散金纳米颗粒或金团簇，所构建的材料具有优良的化学稳定性和机械强度，在提高金的原子利用率的同时强化了吸附过程中的导电及导热性能，气态汞检测方面体现出对单质汞的高选择性以及快速脱附响应的性能。该三元复合材料克服了传统汞富集材料成本高，响应时间长和分辨率差的问题，可用于在线气态汞高精度监测单元。
21、2.本发明提出的高选择性捕获气态单质汞的高分散纳米金材料，利用纳米金的高分散性和在气态汞检测方面体现出的高选择性、mxene高导热导电性以及金属氧化物具有优良的化学稳定性和机械强度的特点，通过三者的协同作用，克服了传统单一金材料气态汞富集材料成本高，响应时间长和分辨率差的问题。可实现对于气态汞的高效快速吸附，具有响应速度快、检出限低和重复性好等特点，并可同时满足在烟气或环境空气双场景下使用。
22、3.本发明的富集材料使用后，可通过加热实现完全解附，富集材料可循环使用。
1.一种高选择性捕获气态单质汞的高分散纳米金材料，其特征在于，该材料为从球核依次由内向外分别金属氧化物核、表面生长二维结构的mxene和高分散纳米金材料的三元复合型材料。
2.根据权利要求1所述的一种高选择性捕获气态单质汞的高分散纳米金材料，其特征在于，所述的金属氧化物核的材料为氧化铝、氧化硅、氧化铟、二氧化锡或二氧化钛；
3.根据权利要求1所述的一种高选择性捕获气态单质汞的高分散纳米金材料，其特征在于，纳米金与mxene载体的质量比为1:10～1:1000。
4.根据权利要求1所述的一种高选择性捕获气态单质汞的高分散纳米金材料，其特征在于，所述的金属氧化物核的粒径为40～325目。
5.一种如权利要求1～4中任一所述的一种高选择性捕获气态单质汞的高分散纳米金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的刻蚀反应温度为30～40℃，反应时间为20～50h。
7.一种如权利要求1所述的高分散纳米金材料的应用，其特征在于，将所述的高分散纳米金材料用于捕获气态汞。
8.根据权利要求7所述的高分散纳米金材料的应用，其特征在于，所述的气态汞为大气汞或烟气汞，大气汞浓度范围在0-20ng/m3，烟气汞浓度范围在0-50μg/m3。
9.根据权利要求7所述的高分散纳米金材料的应用，其特征在于，所述的气态汞的选择性分离效率>99％，气态汞吸附容量均>5mg/g。
10.根据权利要求7所述的高分散纳米金材料的应用，其特征在于，所述的高分散纳米金材料在常温气氛下实现对于气态单质汞的富集，将其加热至300℃以上实现完全解附，实现高效快速的富和解附。
