CN104148664B - 一种纳米银溶胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米银溶胶的制备方法，属于纳米材料领域。其技术方案为：将物质的量浓度为0.01～1mol/L的硝酸银溶液或银氨溶液与质量百分比为0.1%～1%的多聚赖氨酸水溶液以体积比1:10～1:50混合，在50～100℃的条件下搅拌反应30～180min，获得粒径为10‑100nm的纳米银溶胶。该制备过程符合“绿色化学”所提倡的应用更安全的反应试剂和反应条件的原则，选用无毒、无害的多聚赖氨酸作为制备纳米银的还原剂和稳定剂，以水为反应介质，制备工艺简单，安全环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米银溶胶的制备方法，属于纳米技术领域。
背景技术
银是一种安全广谱的抗菌材料，银被纳米化后其抗菌作用既具有纳米材料的表面效应和小尺寸效应，又具有银特有的抗菌、催化等特点，极少的纳米银就可产生强大的杀菌作用，在生物、医疗卫生、催化、食品包装与保鲜、塑料及纺织品整理等领域有广泛的应用空间。纳米银的制备方法有物理法和化学法，其中化学法包括溶胶-凝胶法、电镀法、氧化还原法和微乳液法等。化学制备纳米银时，必须选择合适的还原剂将银离子还原为粒度为纳米级的单质银，同时为了防止纳米银的团聚需要加入合适的稳定剂阻止其团聚。典型的氧化还原法通常用水合肼、硼氢化钠为还原剂，聚乙烯吡咯烷酮、壳聚糖、柠檬酸钠等作为稳定剂，制备过程复杂，往往需要使用多种化学试剂。大量还原剂和稳定剂的使用对纳米银胶体的应用安全性和纳米银的分离带来问题，限制了其在生物、医疗、食品等领域的应用。因此，近年来选择对环境和人体无害的还原剂和稳定剂成为制备纳米银的一个研究热点。薄丽丽等在《绿色简单原位还原制备纳米银/聚乙二醇溶胶》一文中利用聚乙二醇作为环境友好型还原剂和分散剂，以水为反应介质，制备了纳米银/聚乙二醇复合溶胶；该文中制备的纳米银复合溶胶的热稳定性较差，在90℃纳米银颗粒团聚严重，从而限制了其在高温时的应用。
多聚赖氨酸是一种生物可降解大分子，具有良好的生物相容性，可以通过水解或酶解反应将其降解为氨基酸，对生物无毒副作用，常在食品保鲜和细胞培养中使用。多聚赖氨酸分子结构中含有大量亚氨基，可作为制备纳米银的还原剂；另外其大分子链呈无规卷曲或α-螺旋形，利用其大分子链的空间位阻效应能阻碍纳米银颗粒间的接触和团聚，又可以作为制备纳米银的稳定剂。目前未见有采用多聚赖氨酸作为还原剂和稳定剂用于纳米银溶胶制备的相关报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种具有高稳定性的纳米银溶胶的制备方法，该方法采用多聚赖氨酸作为还原剂和稳定剂，制备过程安全环保，工艺简单。
解决上述技术问题的技术方案是：一种纳米银溶胶的制备方法，包括以下步骤：将物质的量浓度为0.01～0.1mol/L的硝酸银溶液或银氨溶液与质量百分比为0.1%～1%的多聚赖氨酸水溶液以体积比1:10～1:50混合，调节pH值在10～12之间，然后在50～100℃下搅拌反应30～180min，获得纳米银溶胶，其中纳米银粒径为10-100nm。
所述的多聚赖氨酸的分子量大于3000Da。
所述的银氨溶液为硝酸银与质量浓度为5%～20%的氨水、乙二胺或多乙烯多胺形成的络合溶液。
本发明的进一步技术方案是：调节pH值用试剂为氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的物质的量浓度为1mol/L～3mol/L。
本发明的另一进一步技术方案是：将硝酸银溶液或银氨溶液滴加于多聚赖氨酸水溶液中，边滴加边搅拌。
本发明制备过程符合“绿色化学”所提倡的应用更安全的反应试剂和反应条件的原则，选用无毒、无害的多聚赖氨酸作为制备纳米银的还原剂和稳定剂，以水为反应介质，制备工艺简单，安全环保。其优点表现为：
1.本发明利用多聚赖氨酸作为还原剂和稳定剂，在水相中制备纳米银溶胶，避免了有机溶剂以及其它稳定剂的使用，保证了纳米银胶体溶液的应用安全性，可广泛应用于生物、医疗卫生、纺织品、食品包装等领域。
2.本发明制备工艺简单，制备的纳米银溶胶表现出优良的稳定性，纳米银颗粒均匀分散性好，在抗菌应用时具有高效抑菌的特点。
3.多聚赖氨酸富含阳离子，具有聚阳离子特征，对纳米银的抗菌效能有协同增效作用，在纳米银作为抗菌剂应用时具有用量少、效率高的优点。
下面，结合附图和实施例对本发明的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1 为实施例1中制得纳米银溶胶稀释一定倍数后测得的UV-Vis吸收光谱曲线图。其中(a)为0.1%多聚赖氨酸溶液的UV-Vis吸收光谱曲线；(b)为多聚赖氨酸-纳米银溶胶的UV-Vis吸收光谱曲线。
图2是实施例1中所制备纳米银的粒径分布图。
图3是实施例3中所制备纳米银颗粒的TEM图。
具体实施方式
实施例1：
取0.1g多聚赖氨酸溶解于100ml去离子水中，得到质量百分比为0.1%的多聚赖氨酸水溶液；
配制1mol/L的硝酸银溶液，然后滴加浓度为20%的氨水，直至最初产生的沉淀刚好溶解（氨水不过量），得到银氨溶液，稀释至物质的量浓度为0.05mol/L；
将物质的量浓度为0.05mol/L的银氨溶液1ml滴加入50ml质量百分比浓度为0.1%的多聚赖氨酸水溶液中，调节pH至11，在80℃搅拌反应60min，获得棕黄色的纳米银溶胶，其中纳米银粒径为10-30nm。将制备的纳米银溶胶稀释后测试UV-Vis光谱，结果如图1所示；纳米银溶胶在420nm处出现了一个明显的强吸收峰，此吸收峰为纳米银表面等离子共振吸收产生，说明反应中有大量纳米银生成。测试纳米银溶胶的粒径分布，结果如图2所示，其平均粒径约为18nm。
实施例2：
取0.5g多聚赖氨酸溶解于100ml去离子水中，得到质量百分比为0.5%的多聚赖氨酸水溶液；
配制1mol/L的硝酸银溶液，然后滴加浓度为10%的乙二胺，直至最初产生的沉淀刚好溶解（乙二胺不过量），得到银氨溶液，稀释至物质的量浓度为0.1mol/L；
将物质的量浓度为0.1mol/L的银氨溶液1ml滴加入30ml质量百分比浓度为0.5%的多聚赖氨酸水溶液中，调节pH至12，在60℃搅拌反应120min，获得棕褐色的纳米银溶胶，其中纳米银粒径为10-30nm。
实施例3：
取0.1g多聚赖氨酸溶解于100ml去离子水中，得到质量百分比为0.1%的多聚赖氨酸水溶液；
配制1mol/L的硝酸银溶液，然后滴加浓度为10%的二乙烯三胺，直至最初产生的沉淀消失（二乙烯三胺不过量），得到银氨溶液，稀释至物质的量浓度为0.01mol/L；
将物质的量浓度为0.01mol/L的银氨溶液1ml滴加入50ml质量百分比浓度为0.1%的多聚赖氨酸水溶液中，调节pH至11.5，在100℃搅拌反应30min，获得纳米银溶胶，该溶胶呈现黄色。图3为纳米银的TEM图，从图中可以看到纳米银颗粒基本为球形结构，粒径约为20-30nm，纳米银颗粒分散均匀，无团聚现象。
实施例4：
取0.2g多聚赖氨酸溶解于100ml去离子水中，得到质量百分比为0.2%的多聚赖氨酸水溶液；
配制1mol/L的硝酸银溶液，稀释至物质的量浓度为0.05mol/L；
将物质的量浓度为0.05mol/L的硝酸银溶液1ml滴加入50ml质量百分比浓度为0.2%的多聚赖氨酸水溶液中，调节pH至11.5，在90℃搅拌反应40min，获得棕黄色的纳米银溶胶，其中纳米银粒径为10-30nm。
本发明各实施例中，优选采用分子量大于3000Da的多聚赖氨酸，有利于制备得到的纳米银溶胶的稳定性。
本发明各实施例中，用于调节pH的物质是物质的量浓度为1mol/L～3mol/L的氢氧化钠溶液。作为一种变换，用于调节pH的物质还可以是其他浓度的碱溶液。
本发明中以多聚赖氨酸作为稳定剂和还原剂，所制备的纳米银溶胶的热稳定性良好，100℃时纳米银溶胶未出现明显团聚。
Claims (4)
1.一种纳米银溶胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将物质的量浓度为0.01～0.1mol/L的硝酸银溶液或银氨溶液与质量百分比为0.1%～1%的多聚赖氨酸水溶液以体积比1:10～1:50混合，调节pH值在10～12之间，然后在50～100℃下搅拌反应30～180min，获得纳米银溶胶，其中纳米银粒径为10-100nm，所述的多聚赖氨酸的分子量大于3000Da。
2.根据权利要求1所述的一种纳米银溶胶的制备方法，其特征在于：所述的银氨溶液为硝酸银与质量浓度为5%～20%的氨水、乙二胺或多乙烯多胺形成的络合溶液。
3.根据权利要求1所述的一种纳米银溶胶的制备方法，其特征在于：调节pH值用试剂为氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的物质的量浓度为1mol/L～3mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种纳米银溶胶的制备方法，其特征在于：将硝酸银溶液或银氨溶液滴加于多聚赖氨酸水溶液中，边滴加边搅拌。
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