CN104043837A - 一种制备稳定的银纳米颗粒的绿色方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备稳定的银纳米颗粒的绿色方法，通过将配置好的土伦试剂(银氨溶液)按照一定的比例与葡聚糖和葡萄糖溶液混合，置入玻璃容器内，再将该容器及其内溶液放在磁力搅拌机上油浴加热，获得溶在水中的银纳米颗粒的初产物。将含有银纳米颗粒的水溶液用透析袋在去离子水中纯化，再将银纳米颗粒的水溶液进行蒸发，冷冻干燥至粉末状，从而最终获得稳定的银纳米颗粒。采用本发明的方法制备银纳米颗粒，使用土伦试剂，葡聚糖和葡萄糖为原料，原料绿色环保，通过低温加热制备，操作简单，成本低，收率高，制备工艺设备简易，且短时间内完成操作，易于推广。

Description

一种制备稳定的银纳米颗粒的绿色方法
技术领域
本发明涉及化学及纳米材料领域，尤其是一种银纳米颗粒的制备方法。
背景技术
银纳米颗粒具有特殊的光学和电学性质，被广泛的应用于催化，表面增强拉曼散射、表面等离子体共振、生物标记、信息存储等领域。合成银纳米颗粒及对其相应性质的研究，在世界范围内，一直是材料科学的前沿热点。
根据合成银纳米颗粒的过程中的不同介质，合成方法主要分为水相，有机相和两相反应三大类。第一种方法：在水溶液中，通过还原银的盐溶液得到表面亲水的银纳米颗粒；第二种方法：在有机相溶液中，通过热还原银的有机化合物(例如，乙酸银)得到分布于有机相溶液中的银纳米颗粒；第三种方法采用相转移催化剂，使银离子由水相转移至有机相，再加入还原剂，得到有机相中的银纳米颗粒。然而这三种方法有着各自的不足，例如，水相制备的纳米溶液通常银纳米粒子含量低，添加电解质后造成不可逆转性团聚；有机相作为介质的银纳米合成过程中，有机金属化合物的成本较高，有机介质通常具有较高的成本且具有毒性；同样相转移制备银纳米颗粒的过程中，相转移催化剂和有机溶剂分别增加了该方法的高成本和高毒性的缺点。因此用简洁、低成本、绿色的合成方法制备银纳米颗粒对银纳米材料的发展过程具有重要意义。
发明内容
本发明目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种制备稳定的银纳米颗粒的绿色合成方法。这种银纳米颗粒的合成方法包括以下步骤：
1)配制土伦试剂，葡聚糖和葡萄糖的混合溶液。
2)将1)中配置好的混合溶液在球形烧瓶中，以90℃～100℃温度下油浴加热，加热过程中用磁力搅拌棒不断搅拌，加热时间为10～20分钟，获得含有银纳米颗粒的溶液。
3)将步骤2)中的获得银纳米溶液用透析袋纯化。
4)将步骤3)中获得的银纳米溶液通过蒸发得到浓缩液。
5)将步骤4)中获得的述浓缩液进行冷冻干燥至粉末状，从而最终获得银纳米粒子。
所述步骤1)中的土伦试剂即为银氨溶液，通过硝酸银、氨水、氢氧化钠溶液配制。
所述步骤3)中的透析袋为水性透析袋(分子量3500)。
所述步骤4)中，将步骤3)得到的水溶液置于旋转蒸发仪内进行蒸发，除去大部分水，得到浓缩液。
所述步骤5)中冷冻干燥温度为-50℃。
采用本发明制备的银纳米粒子，作为前驱物的土伦试剂和作为稳定剂和还原剂的葡聚糖、葡萄糖，为常用的无毒低成本化学试剂，通过油浴加热制备银纳米颗粒，该方法操作简单，绿色环保，且可在短时间内完成操作，易于推广。
附图说明
图1为本发明(实例1)制备出的银纳米颗粒的高倍投射电镜图。
图2为本发明制备出的银纳米颗粒的色散谱。
图3为本发明制备出的银纳米溶液的紫外吸收光谱图。
图4为本发明(实例2)制备出的银纳米颗粒的高倍投射电镜图。
图5为本发明(实例3)制备出的银纳米颗粒的高倍投射电镜图。
具体实施
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明技术方案，下面结合附图和实施方式对本发明进一步的详细说明。
实例1：
将体积为200μL浓度为0.1M的硝酸银溶液，体积为200μL浓度为0.1M的氢氧化钠溶液先后加入到试管中。再向试管中滴加3～4μL质量分数为0.25％的氨水，然后向该试管加入4.75mL水，得到土伦试剂。取1.5mg分子量为13000的葡聚糖和39.6mg的葡萄糖加入到装有10mL水的试管中，超声5分钟，使混合均匀；将2.4mL土伦试剂，1mL葡聚糖与葡萄糖混合液和2.6mL水加入到圆底烧瓶(50mL)中，然后以油浴的方式将混合液加热，加热温度为95℃，加热时间为15分钟，获得银纳米溶液；将银纳米用透析袋(分子量3500)提纯。纯化后的银纳米溶液置入旋转蒸发仪内进行蒸发，除去大部分水，得到浓缩液，再经-50℃冷冻干燥至粉末状，最终获得稳定的银纳米颗粒，干燥条件下保持，平均粒径为45nm，粒径分布的标准方差为3.1。
实例2：
将体积为200μL浓度为0.1M的硝酸银溶液，体积为200μL浓度为0.1M的氢氧化钠溶液先后加入到试管中。再向试管中滴加3～4μL质量分数为0.25％的氨水，然后向该试管加入4.75mL水，得到土伦试剂。取1.5mg分子量为13000的葡聚糖和39.6mg的葡萄糖加入到装有10mL水的试管中，超声5分钟，使混合均匀；将703.1μL土伦试剂，1mL葡聚糖与葡萄糖混合液和4296.9μL水加入到圆底烧瓶(50mL)中，然后以油浴的方式将混合液加热，加热温度为95℃，加热时间为15分钟，获得银纳米溶液；将银纳米用透析袋(分子量3500)提纯。纯化后的银纳米溶液置入旋转蒸发仪内进行蒸发，除去大部分水，得到浓缩液，再经-50℃冷冻干燥至粉末状，最终获得稳定的银纳米颗粒，干燥条件下保持，平均粒径为30nm，粒径分布的标准方差为1.8；
实例3：
将体积为200μL浓度为0.1M的硝酸银溶液，体积为200μL浓度为0.1M的氢氧化钠溶液先后加入到试管中。再向试管中滴加3～4μL质量分数为0.25％的氨水，然后向该试管加入4.75mL水，得到土伦试剂。取1.5mg分子量为13000的葡聚糖和39.6mg的葡萄糖加入到装有10mL水的试管中，超声5分钟，使混合均匀；将300μL土伦试剂，1mL葡聚糖与葡萄糖混合液和4296.9μL水加入到圆底烧瓶(50mL)中，然后以油浴的方式将混合液加热，加热温度为95℃，加热时间为15分钟，获得银纳米溶液；将银纳米用透析袋(分子量3500)提纯。纯化后的银纳米溶液置入旋转蒸发仪内进行蒸发，除去大部分水，得到浓缩液，再经-50℃冷冻干燥至粉末状，最终获得稳定的银纳米颗粒，干燥条件下保持，平均粒径为23nm，粒径分布的标准方差为1.2。

Claims (7)

1.一种制备稳定的银纳米颗粒的绿色方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)配制土伦试剂、葡聚糖和葡萄糖溶液，按一定比例在球形烧瓶中混合。
2)将1)中配置好的球形烧瓶中的混合溶液，以90℃～100℃温度下油浴加热，加热过程中用磁力搅拌棒不断搅拌，加热时间为10～20分钟，获得含有银纳米颗粒的溶液。
3)将步骤2)中的获得银纳米溶液用透析袋纯化。
4)将步骤3)中获得的银纳米溶液通过蒸发得到浓缩液。
5)将步骤4)中获得的述浓缩液进行冷冻干燥至粉末状，从而最终获得银纳米颗粒。
2.如权利要求1所述的稳定的银纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中的土伦试剂即为银氨溶液，通过硝酸银、氨水、氢氧化钠溶液配制，作为反应的前驱物。
3.如权利要求1所述的稳定的银纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中的土伦试剂与葡聚糖的浓度比例不同可得不同粒径大小的纳米颗粒。
4.如权利要求1所述的稳定的银纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中的葡聚糖为稳定剂，葡萄糖为还原剂。
5.如权利要求1所述的稳定的银纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中的透析袋为水性透析袋(分子量3500)。
6.如权利要求1所述的稳定的银纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中，将步骤3)得到的水溶液置于旋转蒸发仪内进行蒸发，除去大部分水，得到浓缩液。
7.如权利要求1所述的稳定的银纳米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤5)中冷冻干燥温度为-50℃。
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