CN104368824A - 一种利用甘蔗提取液制备金银合金纳米颗粒的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种利用甘蔗提取液制备金银合金纳米颗粒的方法，即首先将甘蔗去皮、榨汁、过滤、离心，所得上清液即为甘蔗提取液；将氯金酸水溶液和硝酸银水溶液进行混合后得到混合液,混合液中金离子与银离子的摩尔比为1:10-20；然后将甘蔗提取液加热至沸腾，将所得混合液加入到沸腾的甘蔗提取液中，保持沸腾状态10-30min，反应结束后，所得反应液控制转速为8000rpm离心10min，所得沉淀于40-50℃下干燥10min，即得金银合金纳米颗粒。该制备方法工艺简单，条件温和，成本低，制备过程不会产生任何环境污染。所获得的金银合金纳米颗粒分散性好，颗粒均匀，具有明显的等离子共振信号。

Description

一种利用甘蔗提取液制备金银合金纳米颗粒的方法

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种利用甘蔗提取液制备金银合金纳米颗粒的方法。

背景技术

金银合金纳米颗粒因金和银元素具有好的生物相容性和强烈的协同作用，在光学和催化方面均表现出了卓越的性能。首先，在光学方面，金银合金纳米颗粒因其具有表面等离子共振性能被应用于医学造影，生物标记和癌症热疗等生物医学领域，对医疗健康事业的发展都有划时代的意义。其次，在催化方面，金银合金纳米颗粒表现出了高的一氧化碳低温催化活性，并且其活性明显优于单金属金纳米颗粒和单金属银纳米颗粒。在汽车尾气净化和矿石燃料燃烧过程中，若添加高低温活性的一氧化碳催化剂，不仅可以大大降低温室效应，而且可以减少PM2.5的排放量，有利于环境保护。可见，金银合金纳米材料存在广泛的应用空间，具有很高的研究价值。

传统的金银合金纳米颗粒的制备方法可以概括为物理法和化学法。

物理法需要大量的能耗，对设备的要求较高。

化学法是应用较为普遍也是较为成熟的一种方法，在烧瓶里完成，对设备依赖性小，成本较低。然而，化学法通常离不开强还原剂例如硫醇类来实现金离子和银离子的还原，完成金银合金纳米颗粒的制备。强还原剂的使用不仅会对环境造成一定的污染，而且很难从纳米颗粒表面去除。大量化学试剂的残留将严重影响金银合金纳米颗粒在光学和催化领域的应用。

利用植物合成纳米材料因其良好的环境效应以及制备出的绿色产品具有广泛的应用空间而引起了关注。目前，出现了一些利用植物提取液来制备金银合金纳米颗粒的方法，如分别利用侧柏叶水提液和苦楝叶提取液制取金银合金纳米颗粒。然而，现有利用植物提取液来制备金银合金纳米颗粒的方法均需在添加碱性化学助剂的情况下完成，因此存在一定的环境污染，并且相对于传统化学制备方法，植物合成的原料成本较高，合成的金银合金纳米颗粒均匀性差，分散性不好。

进一步，目前公开的专利中，尚无利用甘蔗提取液作为还原剂、保护剂，在不加任何化学试剂的情况下合成金银合金纳米颗粒的报道。甘蔗作为一种经济性作物，分布广泛，价格低廉，以甘蔗提取液作为还原剂来制备金银合金，成本较低，适合规模化生产。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的利用其他植物提取液来制备金银合金纳米颗粒过程中存在的环境污染、制备成本高、所得的金银合金纳米颗粒分散性差等技术问题而提供一种利用甘蔗提取液制备金银合金纳米颗粒的方法。该制备方法不添加任何化学试剂，因此制备过程环保，所得的金银合金纳米颗粒具有粒径尺寸小，分散性好，且等离子共振信号明显等特点。

本发明的技术原理

甘蔗提取液作为还原剂、保护剂，分别将氯金酸中的金离子和硝酸银中的银离子同时还原成金原子和银原子，金原子与银原子通过金属键结合，形成金银合金纳米颗粒。

本发明的技术方案

一种利用甘蔗提取液制备金银合金纳米颗粒的方法，具体包括 如下步骤：

（1）、将甘蔗去皮、榨汁、过滤、所得的滤液控制转速为8000rpm离心10min，所得上清液即为甘蔗提取液；

（2）、将氯金酸水溶液和硝酸银水溶液进行混合，以200rpm的转速磁力搅拌2min得到混合液,混合液中金离子与银离子的摩尔比为1:10-20；

所述的氯金酸水溶液的浓度优选为0.1M;

所述的硝酸银水溶液的浓度优选为0.01M;

（3）、将甘蔗提取液10min内加热至沸腾，将步骤（2）所得的混合液加入到沸腾的甘蔗提取液中，保持沸腾状态下反应10-30min，反应结束，所得的反应液控制转速为8000rpm离心10min，所得的沉淀控制温度为40-50℃下干燥10min，即得金银合金纳米颗粒；

步骤（2）所得的混合液的用量，按混合液中金离子：甘蔗提取液为1mol:10000L的比例计算。

上述所得的金银合金纳米颗粒的吸收峰在445-520nm，且所得的金银合金纳米颗粒的颗粒均匀，分散性好，其平均颗粒尺寸约为9nm。

本发明的有益效果

本发明的一种利用甘蔗提取液制备金银合金纳米颗粒的方法，由于制备过程中采用甘蔗提取液作为还原剂和保护剂，即制备过程不添加任何化学试剂，因此制备过程绿色环保，且因甘蔗取材便利，因此制备成本低，最终所得的金银合金纳米颗粒表面无强化学试剂包覆，可以更好地应用于光学和催化领域。

进一步，本发明的一种利用甘蔗提取液制备金银合金纳米颗粒的方法，制备过程工艺简单、能耗低、条件温和且制备所需时间短，最终所得的金银合金纳米颗粒尺寸小，大约为9nm、且分布均匀，有明显的等离子共振信号。

附图说明

图1、实施例1中金银合金纳米颗粒的紫外-可见吸收光谱图；

图2、实施例1中金银合金纳米颗粒的透射电镜图；

图3、实施例1中金银合金纳米颗粒的能量散射谱图；

图4、实施例2中金银合金纳米颗粒的紫外-可见吸收光谱图；

图5、实施例2中金银合金纳米颗粒的透射电镜图；

图6、实施例2中金银合金纳米颗粒的能量散射谱图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步说明，但并不限制本发明。

实施例1

一种利用甘蔗提取液制备金银合金纳米颗粒的方法，具体包括 如下步骤：

（1）、将甘蔗去皮、榨汁、过滤，所得的滤液控制转速为8000rpm离心10min，所得上清液即为甘蔗提取液；

（2）、将25                                               l氯金酸水溶液和5ml硝酸银水溶液进行混合，以200rpm的转速磁力搅拌2min得到混合液,混合液中金离子与银离子的摩尔比为1:20；

所述的氯金酸水溶液的浓度为0.1M;

所述的硝酸银水溶液的浓度为0.01M;

（3）、将3份25ml甘蔗提取液10min内分别加热至沸腾，将3份步骤（2）所得的混合液分别加入到3份沸腾的甘蔗提取液中，保持沸腾状态,分别反应10min、20min、30min，反应结束，所得的反应液分别控制转速为8000rpm离心10min，所得的沉淀分别置于干燥箱中，在40-50℃下干燥10min，即得对应反应时间分别10min、20min、30min的金银合金纳米颗粒；

每份沸腾的甘蔗提取液中，步骤（2）所得的混合液的加量，按混合液中金离子：甘蔗提取液为1mol:10000L的比例计算。

采用日本岛津公司的UV-2600型紫外分光光度计对上述对应反应时间分别10min、20min、30min所得的金银合金纳米颗粒进行测定，其紫外-可见吸收光谱图如图1所示，从图1中可以看出，对应反应时间分别为10min、20min、30min所得的金银合金纳米颗粒的等离子共振吸收峰分别出现在498nm、460nm、445nm处，即对应反应时间从10-30min所得的金银合金纳米颗粒在445-498nm之间有明显等离子共振信号，由此表明，原料中的金离子与银离子的摩尔比固定的情况下，通过调控不同的反应时间便可得到具有不同的等离子共振信号的金银合金纳米颗粒。

采用日本电子株式会社的JEM-2100F型透射电子显微镜对上述反应时间为30min所得的金银合金纳米颗粒进行扫描，所得的透射电镜图如图2所示，从图2中可以看出，对应反应时间为30min所得的金银合金纳米颗粒为球形，分散性好，颗粒尺寸均匀，其颗粒平均尺寸约为9nm，而对应反应时间为10min、20min所得的金银合金纳米颗粒的形貌与反应时间为30min所得的金银合金纳米颗粒的形貌类似，颗粒也为球形，分散性好，颗粒尺寸均匀，其颗粒平均尺寸也约为9nm。

采用日本电子株式会社的FALCON型能谱仪对上述对应反应时间为30min所得的金银合金纳米颗粒进行测定，其能量散射谱图如图3所示。从图3中可以看出，所得的金银合金纳米颗粒中仅包含了金、银两种元素（图中的Cu来自负载金银合金纳米颗粒的铜网），不含其他杂质。

对应反应10min、20min所得的金银合金纳米颗粒的能谱图与图3类似，但对应所获得的金银合金中金、银元素的含量不同。本实施例中，固定原料中金、银离子的摩尔比例为1:20，通过调控对应反应时间分别在10min、20min、30min所得的金银合金纳米颗粒中金、银元素的摩尔比分别为1:0.4；1:1.5；1:2.7，由此表明，原料中的金离子与银离子的摩尔比固定的情况下，通过调控反应时间可以得到不同金银配比的金银合金纳米颗粒。

实施例2

一种利用甘蔗提取液制备金银合金纳米颗粒的方法，具体包括 如下步骤：

（1）、将甘蔗去皮、榨汁、过滤，所得的滤液控制转速为8000rpm离心10min，所得上清液即为甘蔗提取液；

（2）、将25l氯金酸水溶液和2.5ml硝酸银水溶液进行混合，以200rpm的转速磁力搅拌2min得到混合液,混合液中金离子与银离子的摩尔比为1:10；

所述的氯金酸水溶液的浓度为0.1M;

所述的硝酸银水溶液的浓度为0.01M;

（3）、将3份25ml甘蔗提取液10min内分别加热至沸腾，将3份步骤（2）所得的混合液分别加入到3份沸腾的甘蔗提取液中，保持沸腾状态,分别反应10min、20min、30min，反应结束，所得的反应液分别控制转速为8000rpm离心10min，所得的沉淀分别置于干燥箱中，在40-50℃下干燥10min，即得对应反应时间分别10min、20min、30min的金银合金纳米颗粒；

每份沸腾的甘蔗提取液中，步骤（2）所得的混合液的加量，按混合液中金离子：甘蔗提取液为1mol:10000L的比例计算。

采用日本岛津公司的UV-2600型紫外分光光度计对上述对应反应时间分别10min、20min、30min所得的金银合金纳米颗粒进行测定，其紫外-可见吸收光谱图如图4所示，从图4中可以看出，对应反应时间分别10min、20min、30min所得的金银合金纳米颗粒的等离子共振吸收峰分别出现在520nm、490nm、465nm处，即所得的金银合金纳米颗粒在465-520nm之间有明显等离子共振信号，由此表明，原料中的金离子与银离子的摩尔比固定的情况下，通过调控不同的反应时间便可得到具有不同的等离子共振信号的金银合金纳米颗粒。

采用日本电子株式会社的JEM-2100F型透射电子显微镜对上述对应反应时间为10min所得的金银合金纳米颗粒进行扫描，所得的透射电镜图如图5所示，从图5中可以看出，对应反应时间为10min所得的金银合金纳米颗粒为球形，分散性好，颗粒尺寸均匀，其平均尺寸约为9nm，而对应反应为20min、30min所得的金银合金纳米颗粒的形貌与反应时间为10min所得的金银合金纳米颗粒的形貌类似，颗粒也为球形，分散性好，颗粒尺寸均匀，其颗粒平均尺寸也约为9nm。

采用日本电子株式会社的FALCON型能谱仪对上述对应反应时间为10min所得的金银合金纳米颗粒进行测定，其能量散射谱图如图6所示。从图6中可以看出，所得的金银合金纳米颗粒中仅包含了金、银两种元素（图中的Cu来自负载金银合金纳米颗粒的铜网），不含其他杂质。

对应反应时间为20min、30min所得的金银合金纳米颗粒的能谱图与图6类似，但对应不同反应时间所获得的金银合金中金、银元素的含量不同。本实施例中，固定原料中金、银离子的摩尔比例为1:10，通过调控反应时间分别在10min、20min、30min所得的金银合金纳米颗粒中金、银元素的摩尔比分别为1:0.1；1:0.5；1:1.3，由此表明，原料中的金离子与银离子的摩尔比固定的情况下，通过调控不同反应时间可以得到金银配比不同的金银合金纳米颗粒。

综上所述，本发明是一种利用甘蔗提取液制备金银合金纳米颗粒的方法，通过调控原料中金离子与银离子的摩尔比从1:10-20，反应时间从10-30min，最终所得的金银合金纳米颗粒表现出了445-520nm之间的等离子共振吸收峰，其所包含的金、银两种元素的摩尔比例也可以相应的在1:0.1-2.7之间调节，即控制不同的反应时间，可以得到具有不同金银配比、不同等离子共振信号的金银合金纳米颗粒。且所得的金银合金纳米颗粒为球形，分散性好，颗粒尺寸均匀，其平均尺寸约为9nm。

以上所述仅是本发明的实施方式的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种利用甘蔗提取液制备金银合金纳米颗粒的方法，其特征在于具体包括如下步骤：

（1）、将甘蔗去皮、榨汁、过滤、所得的滤液控制转速为8000rpm离心10min，所得上清液即为甘蔗提取液；

（2）、将氯金酸水溶液和硝酸银水溶液进行混合后，以200rpm的转速磁力搅拌2min得到混合液,混合液中金离子与银离子的摩尔比为1:10-20；

（3）、将甘蔗提取液加热至沸腾，将步骤（2）所得的混合液加入到沸腾的甘蔗提取液中，保持沸腾状态下反应10-30min，反应结束，所得的反应液控制8000rpm离心10min，所得的沉淀控制温度在40-50℃下干燥10min，即得金银合金纳米颗粒；

步骤（2）所得的混合液的用量，按混合液中金离子：甘蔗提取液为1mol:10000L的比例计算。

2.如权利要求1所述的利用甘蔗提取液制备金银合金纳米颗粒的方法，其特  征在于步骤（2）所得混合液中金离子与银离子的摩尔比为1:10。

3.如权利要求1所述的利用甘蔗提取液制备金银合金纳米颗粒的方法，其特  征在于步骤（2）所得混合液中金离子与银离子的摩尔比为1:20。

4.如权利要求1-3任一所述的利用甘蔗提取液制备金银合金纳米颗粒的方法，其特征在于步骤（2）中所述的氯金酸水溶液的浓度为0.1M，所述的硝酸银水溶液的浓度为0.01M。

5.如权利要求4所述的利用甘蔗提取液制备金银合金纳米颗粒的方法，其特  征在于步骤（3）中将甘蔗提取液10min内加热至沸腾。