CN102814502A

CN102814502A - 一种半纤维素为稳定剂的银纳米粒子的制备方法

Info

Publication number: CN102814502A
Application number: CN2012102298904A
Authority: CN
Inventors: 彭红
Original assignee: Nanchang University
Current assignee: Nanchang University
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2012-12-12

Abstract

本发明公开了一种半纤维素为稳定剂的银纳米粒子的制备方法，该方法利用半纤维素特殊的化学结构和聚集态，在水介质中和微波辐射下硝酸银被葡萄糖还原成银纳米粒子，其步骤如下：5%NaOH抽提脱木素的毛竹粉、乙酸调节pH值、3倍体积95%乙醇沉降和70%乙醇洗涤的方法分离提取毛竹半纤维素；混合溶液被微波辐射50～140s，微波功率固定在400W，即得银纳米粒子。该工艺简单，反应迅速，反应过程绿色化，所制备的银纳米粒子主要呈近球形，平均粒径为8～15nm，在水溶液中具有很好的稳定性和分散性。

Description

一种半纤维素为稳定剂的银纳米粒子的制备方法

技术领域

本发明涉及一种银纳米粒子的制备方法，尤其涉及一种半纤维素为稳定剂的银纳米粒子的制备方法。

背景技术

纳米材料由于其具有独特的性质，一直是材料化学领域中的研究热点之一。纳米材料已经在催化、纺织、半导体、医药等领域获得了广泛的应用。贵金属纳米粒子具有特殊的性质，如稳定性、惰性、磁性和光学性等，在传感器研制、免疫分析、分子电子学、化学催化、纺织品的杀菌剂等领域已广泛使用。金属纳米粒子材料的合成是纳米材料领域的一个重要研究热点。

反应介质、还原剂和稳定剂是贵金属纳米粒子材料合成中最为重要的三个因素。目前，在贵金属纳米粒子制备过程中常用到过量的NaBH₄、柠檬酸盐等试剂作为还原剂，使用聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）等作为稳定剂，同时相应地使用有机溶剂作为反应介质。这些试剂大多有巨大毒害作用，对环境造成极大污染，严重威胁人类身体健康，难以适应工业化生产。生物质资源极其丰富，将生物质用在金属纳米材料制备领域是近几年新兴起来的热点。专利CN 101590532A公开了一种利用植物树叶的水提取液制备钯纳米颗粒的访法；专利CN 101498037A公开了一种利用植物树叶的水提取液制备单晶银纳米线的访法；专利CN 101050315A公开了一种将壳聚糖的酸溶液与硝酸银溶液进行混合制得银纳米粒子的访法；张丽娜等人利用蘑菇多糖为稳定剂制得了银纳米粒子[Biomacromolecules, 2011, 12, 2864.]。半纤维素是植物细胞壁的主要生物成分之一，具有特殊的聚集形态和化学结构，在贵金属纳米粒子制备时可以起到稳定剂作用。以取之不尽用之不绝的生物质半纤维素为稳定剂制备贵金属纳米粒子时，原料资源丰富、成本低廉、易获得、无毒性和易降解，避免了常规制备方法中要用到的硫醇、柠檬酸盐、表面活性剂等有毒的稳定剂，可实现贵金属纳米粒子材料的低成本化、无污染、无毒性的绿色合成，复合纳米材料的绿色合成。

目前以植物半纤维素为稳定剂制备银纳米粒子方法还鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种半纤维素为稳定剂的银纳米粒子的制备方法。

本发明的技术方案是以半纤维素为稳定剂和以葡萄糖为还原剂、在微波辐射下将硝酸银快速还原成银纳米粒子，其步骤如下：

1）分离提取半纤维素；

2）配制硝酸银水溶液；

3）配置葡萄糖水溶液；

4）取一定体积的硝酸银溶液和葡萄糖溶液混合，加入半纤维素和一定体积的超纯水，使总体积为20 mL，然后在微波辐射下制得银纳米粒子。

所述的半纤维素为毛竹半纤维素。

所述的脱木素的毛竹粉通过该工艺获得：在75 ℃下将质量浓度为0.6%的亚氯酸钠溶液加入到竹粉中，调pH值4.2～4.7，固液比1﹕20，反应2h，反应完成后过滤，蒸馏水彻底洗涤滤渣，然后用70%乙醇洗涤数次，并在50 ℃干燥得到所述脱木素的竹粉。

所述的毛竹半纤维素通过该工艺分离提取获得：脱木素的毛竹粉与NaOH溶液的固液比为1﹕20 g/mL，NaOH溶液质量浓度为5%，在室温下处理16 h，过滤，滤液用乙酸调pH值至5.5，然后离心，浓缩清液，加入3倍体积的95%乙醇沉降，70%乙醇洗涤数次，冷冻干燥后得到毛竹半纤维素。

所述的毛竹半纤维素的质量浓度为0.5～6.0 mg/mL，所述的硝酸银溶液的摩尔浓度为1×10^－3～7×10^－3 mmol/mL，所述的葡萄糖溶液的质量浓度为1.0～5.0 mg/mL，所述的微波辐射时间为50～140 s，微波功率固定在400 W。

所制得的银纳米粒子的平均粒径为8～15 nm。

本发明方法简单易操作，反应时间短，不需要添加除葡萄糖和硝酸银以外的其它化学试剂，所制备的银纳米颗粒主要呈近球形，平均粒径8～15 nm，在水溶液中具有很好的稳定性和分散性。

本发明方法符合当今纳米材料绿色化制备的发展方向。

附图说明

图1为实施例1制备的银纳米粒子的透射电镜（TEM）图。在图1中标尺为100 nm。

图2为实施例2制备的银纳米粒子的透射电镜（TEM）图。在图2中标尺为100 nm。

图3为实施例4制备的银纳米粒子的透射电镜（TEM）图。在图3中标尺为100 nm。

图4为实施例5制备的银纳米粒子的透射电镜（TEM）图。在图4中标尺为100 nm。

具体实施方式

通过以下实施例来进一步阐述本发明。

实施例1

如图1所示，称取半纤维素40 mg，先后加入10 mL超纯水、8 mg/mL的葡萄糖水溶液5 mL和16×10^－3 mmol/mL的硝酸银水溶液5 mL，使得最终半纤维素质量浓度为2 mg/mL、葡萄糖质量浓度为2 mg/mL、硝酸银摩尔浓度为4×10^－3 mmol/mL。混合溶液被微波辐射120 s，恒定微波功率为400 W，反应后溶液呈酒红色，用透射电镜（TEM）观察所得银纳米粒子溶液，观察结果显示所得银纳米粒子颗粒为近球形，平均粒径为10.0 nm。

实施例2

如图2所示，称取半纤维素40 mg，先后加入10 mL超纯水、8 mg/mL的葡萄糖水溶液5 mL和16×10^－3 mmol/mL的硝酸银水溶液5 mL，使得最终半纤维素质量浓度为2 mg/mL、葡萄糖质量浓度为2 mg/mL、硝酸银摩尔浓度为4×10^－3 mmol/mL。混合溶液被微波辐射50 s，恒定微波功率为400 W，反应后溶液呈浅黄色，用透射电镜（TEM）观察所得银纳米粒子溶液，观察结果显示所得银纳米粒子颗粒为近球形，平均粒径为8.4 nm。

实施例3

称取半纤维素40 mg，先后加入12.5 mL超纯水、8 mg/mL的葡萄糖水溶液2.5 mL和16×10^－3 mmol/mL的硝酸银水溶液5 mL，使得最终半纤维素质量浓度为2 mg/mL、葡萄糖质量浓度为1 mg/mL、硝酸银摩尔浓度为4×10^－3 mmol/mL。混合溶液被微波辐射120 s，恒定微波功率为400 W，反应后溶液呈黄色，用透射电镜（TEM）观察所得银纳米粒子溶液，观察结果显示所得银纳米粒子颗粒为近球形，平均粒径为14.7 nm。

实施例4

如图3所示，称取半纤维素120 mg，先后加入5 mL超纯水、8 mg/mL的葡萄糖水溶液10 mL和16×10^－3 mmol/mL的硝酸银水溶液5 mL，使得最终半纤维素质量浓度为6 mg/mL、葡萄糖质量浓度为2 mg/mL、硝酸银摩尔浓度为4×10^－3 mmol/mL。混合溶液被微波辐射120 s，恒定微波功率为400 W，反应后溶液呈酒红色，用透射电镜（TEM）观察所得银纳米粒子溶液，观察结果显示所得银纳米粒子颗粒为近球形，平均粒径为11.4 nm。

实施例5

如图4所示，称取半纤维素40 mg，先后加入6.25 mL超纯水、8 mg/mL的葡萄糖水溶液5 mL和16×10^－3 mmol/mL的硝酸银水溶液8.75 mL，使得最终半纤维素质量浓度为2 mg/mL、葡萄糖质量浓度为2 mg/mL、硝酸银摩尔浓度为7×10^－3 mmol/mL。混合溶液被微波辐射120 s，恒定微波功率为400 W，反应后溶液呈红色，用透射电镜（TEM）观察所得银纳米粒子溶液，观察结果显示所得银纳米粒子颗粒为近球形，平均粒径为14.0 nm。

Claims

1.一种半纤维素为稳定剂的银纳米粒子的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）分离提取半纤维素；

2）配制硝酸银水溶液；

3）配置葡萄糖水溶液；

4）取等体积的硝酸银溶液和葡萄糖溶液混合，加入半纤维素和10 mL超纯水，然后在微波辐射下制得银纳米粒子。

2.根据权利要求2所述的一种半纤维素为稳定剂的银纳米粒子的制备方法，其特征是所述步骤1中用NaOH溶液抽提脱木素的毛竹粉，然后对滤液中溶解的半纤维素进行分离纯化、分离和冷冻干燥。

3.根据权利要求3所述的一种半纤维素为稳定剂的银纳米粒子的制备方法，其特征是脱木素的竹粉是通过如下方法得到：在75 ℃下将质量浓度为0.6%的亚氯酸钠溶液加入到竹粉中，调pH值4.2～4.7，固液比1﹕20，反应2h，反应完成后过滤，蒸馏水彻底洗涤滤渣，然后用70%乙醇洗涤数次，并在50 ℃干燥得到所述脱木素的竹粉。

4.根据权利要求3所述的一种半纤维素为稳定剂的银纳米粒子的制备方法，其特征是半纤维素的分离提取具体工艺过程为：脱木素的毛竹粉与NaOH溶液的固液比为1﹕20 g/mL，NaOH溶液质量浓度为5%，在室温下处理16 h，过滤，滤液用乙酸调pH值至5.5，然后离心，浓缩清液，加入3倍体积的95%乙醇沉降，70%乙醇洗涤数次，冷冻干燥后得到毛竹半纤维素。

5.根据权利要求2所述的一种半纤维素为稳定剂的银纳米粒子的制备方法，其特征是毛竹半纤维素的质量浓度为0.5～6.0 mg/mL。

6.根据权利要求2所述的一种半纤维素为稳定剂的银纳米粒子的制备方法，其特征是硝酸银溶液的摩尔浓度为1×10^－3～7×10^－3 mmol/mL。

7.根据权利要求2所述的一种半纤维素为稳定剂的银纳米粒子的制备方法，其特征是葡萄糖溶液的质量浓度为1.0～5.0 mg/mL。

8.根据权利要求2所述的一种半纤维素为稳定剂的银纳米粒子的制备方法，其特征是微波辐射时间为50～140 s，微波功率固定在400 W。