CN103567431B

CN103567431B - 一种纳米银胶体溶液及其制备方法

Info

Publication number: CN103567431B
Application number: CN201210258492.5A
Authority: CN
Inventors: 赵斌; 何丹农
Original assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Current assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2032-07-24
Also published as: CN103567431A

Abstract

本发明公开了一种纳米银胶体溶液及其制备方法。一种纳米银胶体溶液，其特征在于，以100毫升该纳米银胶体溶液计，原料配比如下：络合剂：0.1～10克，还原剂：0.1～2克，分散剂：0～5克，保护剂：0～8克，pH调节剂：调节pH为4～10，银盐：0.002～0.4克，余量为纯化水。将络合剂、还原剂、分散剂、保护剂、pH调节剂和银盐按照先后顺序溶于水，并在一定的条件下陈化反应，最终得到纳米银胶体溶液。该方法无需通过剧烈的还原反应，而是采用非常温和的多元醇类弱还原剂，并采用络合剂控制反应速率，在较低的温度下获得纳米银胶体溶液。通过该制备方案所制备的纳米银胶体溶液，pH可控范围在4～10之间，并具有无色、透明、抗色变、稳定性强等特性。制备方法具有操作简便、参数可调范围宽、能耗低、周期短等特点，适合大规模生产。

Description

一种纳米银胶体溶液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种胶体溶液及其制备方法，特别是涉及一种纳米银胶体溶液及其制备方法，属于纳米技术及精细化工领域。

背景技术

近年来，纳米科技的发展为物理学、化学、材料学、生物学等学科的交叉发展提供了新的机遇，带动了与纳米技术相关的许多新兴学科的迅速发展。

在纳米材料研究领域中，纳米银是近年来研究较多的金属纳米材料之一。纳米银由于自身具有小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，因而展现出许多特有性能。当银的粒径达到纳米级时，由于呈现出表面效应和量子效应，其抗菌性能将增大至数千倍。25纳米以下的纳米银，其粒径比细菌、病毒的尺寸还小，因而它可以穿透细胞壁与它们用于呼吸的基酶结合，使细菌、病毒窒息而死，不留下改变基因的可能性。所以，纳米银具有高效广谱杀菌、渗透性强、无耐药性、修复再生、抗菌持久、安全无毒等特点，在塑料玩具、家居用品、水果保鲜、空气净化、医用材料等领域具有十分广阔的应用前景。

纳米银的合成有多种途径，包括电离辐射还原，光化学还原、电化学还原、化学还原、溶胶-凝胶法以及真空蒸镀、激光烧蚀等。而上述制备方法，大都采用光学或者电磁学的方法，设备较为精密，前期投资成本较高，制备工艺较为复杂，能耗较高，并且，上述方法大都为较为剧烈的反应过程，产物的稳定性并不理想。

在较多的情况下，纳米银分散液作为目标产物，具有更为广阔的工业和商业应用。但是，由于纳米银其粒径较小，表面能较高，具有极强的团聚倾向。在纳米银分散液的制备过程中，防止纳米银颗粒的团聚现象、沉淀现象和溶液的变色现象尤其重要。因此，保证纳米银分散液中纳米银颗粒的稳定性、单分散性，并保证纳米银胶体分散液的透明性、无色性和长久的稳定性，成为了纳米银分散液制备过程中的技术关键。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种无色、透明、抗色变、稳定性强的纳米银胶体溶液及其制备方法。

本发明提供一种纳米银胶体溶液，其特征在于，以100毫升该纳米银胶体溶液计，原料配比如下：

还原剂： 0.1～2克，

分散剂： 0～5克，

保护剂： 0～8克，

pH调节剂：调节pH为4～10，

银盐： 0.002～0.4克，

余量为纯化水。

所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠、六偏磷酸钠中的一种或其组合。

所述还原剂为甘露醇、木糖醇、葡萄糖醇、果糖醇、乳糖醇、丙三醇中的一种或其组合。

所述分散剂为十二烷基硫酸铵，十二烷基磺酸铵，十二烷基苯磺酸铵，十二烷基醚硫酸铵中的一种或其组合。

所述保护剂为羧甲基纤维素钠、聚乙二醇、羟乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、卡波姆中的一种或其组合。

所述pH调节剂为氨水、硼酸、乳酸中的一种或其组合。

所述银盐为硝酸银，乙酸银，柠檬酸银，酒石酸银中的一种或其组合。

本发明提供一种纳米银胶体溶液的制备方法，其特征在于，以100毫升该纳米银胶体溶液计，将络合剂，还原剂、分散剂和保护剂加至反应器内，加纯化水至95毫升，搅拌溶解；随后加入pH调节剂，调节pH为4～10；然后加入银盐，溶解完毕后加纯化水至溶液体积为100毫升；升高水温，在40～60℃密闭静置陈化8～24小时后得到纳米银胶体溶液。

本发明所提供的制备方法无需通过剧烈的还原反应，而是采用非常温和的多元醇类弱还原剂，并采用络合剂控制反应速率，采用稳定剂控制反应最终平衡点，在较低的温度下获得纳米银胶体溶液。通过该制备方案所制备的纳米银胶体溶液，纳米银颗粒的尺寸在2~20纳米之间；pH可控范围在4~10之间，并具有无色、透明、抗色变、稳定性强等特性。并且，该制备方法操作简便、参数可调范围宽、能耗低、周期短等特点，尤其适合中试放大及工业化大生产。

附图说明

图1：由实施例3所得纳米银胶体溶液样品中纳米银颗粒的高分辨透射电镜照片。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步阐述，其目的仅在于更好理解本发明的内容。因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。

实施例1：

原料及配比：

制备方法：

（1）按质量百分比，将氨水配制成浓度2%的溶液，十二烷基苯磺酸铵配制成10%的溶液，聚乙烯醇1750配制成5%的溶液备用。

（2）将乙二胺四乙酸二钠，甘油、十二烷基苯磺酸铵溶液和聚乙烯醇1750溶液加至反应器内，加纯化水至95毫升，搅拌溶解。随后加入氨水溶液，调pH约为9；然后加入柠檬酸银，搅拌溶解成均匀透明溶液后，加纯化水至100毫升。。

（3）升高水温，在40摄氏度下密闭静置陈化8小时后得到目标物纳米银胶体溶液。

实施例2：

原料及配比：

制备方法：

（1）按质量百分比，将十二烷基醚硫酸铵配制成10%的溶液，羧甲基纤维素钠配制成5%的溶液备用。

（2）将乙二胺四乙酸二钠，葡萄糖醇、十二烷基醚硫酸铵溶液和羧甲基纤维素钠溶液加至反应器内，加纯化水至95毫升，搅拌溶解。随后加入乳酸，调pH约为4；然后加入乙酸银，搅拌溶解成均匀透明溶液后，加纯化水至100毫升。。

（3）在60摄氏度下密闭静置陈化16小时，得到目标物纳米银胶体溶液。

实施例3：

原料及配比：

制备方法：

（1）按质量百分比，将硼酸配制成浓度10%的溶液，十二烷基磺酸铵配制成10%的溶液，卡波姆2020配制成1%的溶液备用。

（2）将六偏磷酸钠、甘露醇、十二烷基磺酸铵溶液和卡波姆2020溶液加至反应器内，加纯化水至95毫升，搅拌溶解。随后加入硼酸溶液，调pH约为6.5；然后加入硝酸银，搅拌溶解成均匀透明溶液后，加纯化水至100毫升。

（3）在50摄氏度下密闭静置陈化24小时，得到目标物纳米银胶体溶液。

实施例4：原料及配比：

制备方法：

（1）按质量百分比，将十二烷基硫酸铵配制成10%的溶液备用。

（2）将六偏磷酸钠、木糖醇、十二烷基硫酸铵溶液和聚乙二醇4000加至反应器内，加纯化水至95毫升，搅拌溶解。随后加入乳酸，调pH约为4；然后加入酒石酸银，搅拌溶解成均匀透明溶液后，加纯化水至100毫升。

（3）在40摄氏度下密闭静置陈化20小时，得到目标物纳米银胶体溶液。

实施例5：

原料及配比：

制备方法：

（1）按质量百分比，将将硼酸配制成浓度10%的溶液，十二烷基磺酸铵配制成10%的溶液，羟乙基纤维素配制成5%的溶液备用。

（2）将乙二胺四乙酸二钠、果糖醇、十二烷基磺酸铵溶液和羟乙基纤维素溶液加至反应器内，加纯化水至95毫升，搅拌溶解。随后加入硼酸溶液，调pH约为6.5；然后加入柠檬酸银，搅拌溶解成均匀透明溶液后，加纯化水至100毫升。

（3）在50摄氏度下密闭静置陈化18小时，得到目标物纳米银胶体溶液。

实施例6：

原料及配比：

制备方法：

（1）按质量百分比，将氨水配制成2%的溶液，十二烷基苯磺酸铵配制成10%的溶液，聚乙烯吡咯烷酮配制成10%的溶液备用。

（2）将乙二胺四乙酸二钠、乳糖醇、十二烷基苯磺酸铵溶液和聚乙烯吡咯烷酮k-30溶液加至反应器内，加纯化水至95毫升，搅拌溶解。随后加入氨水溶液，调pH约为7；然后加入硝酸银，搅拌溶解成均匀透明溶液后，加纯化水至100毫升。

（3）在50摄氏度下密闭静置陈化12小时，得到目标物纳米银胶体溶液。

实施例7：

原料及配比：

制备方法：

（1）按质量百分比，将氨水配制成2%的溶液，十二烷基醚硫酸铵配制成10%的溶液，聚乙二醇8000配制成10%的溶液备用。

（2）将六偏磷酸钠、甘露醇、十二烷基醚硫酸铵溶液和聚乙二醇8000加至反应器内，加纯化水至95毫升，搅拌溶解。随后加入氨水溶液，调pH约为8；然后加入酒石酸银，搅拌溶解成均匀透明溶液后，加纯化水至100毫升。

（3）在45摄氏度下密闭静置陈化10小时，得到目标物纳米银胶体溶液。

实施例8：

原料及配比：

制备方法：

（1）按质量百分比，将十二烷基硫酸铵配制成10%的溶液，聚乙烯吡咯烷酮k-90配制成5%的溶液备用。

（2）将六偏磷酸钠、葡萄糖醇、十二烷基硫酸铵溶液和聚乙烯吡咯烷酮k-90溶液加至反应器内，加纯化水至95毫升，搅拌溶解。随后加入乳酸，调pH约为4；然后加入乙酸银，搅拌溶解成均匀透明溶液后，加纯化水至100毫升。

（3）在55摄氏度下密闭静置陈化16小时，得到目标物纳米银胶体溶液。

Claims

1.一种纳米银胶体溶液，其特征在于，以100毫升该纳米银胶体溶液计，原料配比如下：

络合剂： 0.1～10克，

还原剂： 0.1～2克，

分散剂： 0～5克，

保护剂： 0～8克，

pH调节剂：调节pH为4～10，

银盐： 0.002～0.4克，

余量为纯化水；

所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠、六偏磷酸钠中的一种或其组合；

所述还原剂为甘露醇、木糖醇、葡萄糖醇、果糖醇、乳糖醇、丙三醇中的一种或其组合；

所述分散剂为十二烷基硫酸铵，十二烷基磺酸铵，十二烷基苯磺酸铵，十二烷基醚硫酸铵中的一种或其组合；

所述保护剂为羧甲基纤维素钠、聚乙二醇、羟乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、卡波姆中的一种或其组合；

所述pH调节剂为氨水、硼酸、乳酸中的一种或其组合；

2.根据权利要求1 所述一种纳米银胶体溶液的制备方法，其特征在于，以100毫升该纳米银胶体溶液计，将络合剂，还原剂、分散剂和保护剂加至反应器内，加纯化水至95毫升，搅拌溶解；随后加入pH调节剂，调节pH为4～10；然后加入银盐，溶解完毕后加纯化水至溶液体积为100毫升；升高水温，在40～60℃密闭静置陈化8～24小时后得到纳米银胶体溶液。