CN105033281B - 一种简易环保型纳米金颗粒溶液的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种简易环保型纳米金颗粒溶液的制备方法。本发明的纳米金颗粒溶液的制备方法如下：分别配制0.01~2wt%的纳米纤维素溶液和0.008~0.1mol/l的氯金酸溶液，将上述两种溶液混合，用氢氧化钠溶液调节pH至10~14，温度为10‑40℃，搅拌5~20h，即制得均一稳定的纳米金颗粒溶液。该方法制备的纳米金颗粒溶液与传统的纳米金颗粒溶液的制备方法相比具有环保、成本低、操作简单等优点，并且纳米纤维素作为一种纯天然的生物材料在该反应中起到还原剂、稳定剂及模板的作用，它与纳米金的复合得到的纳米复合物为纳米金的高值化利用及其在医学、生物学等领域的应用开辟了一条新的途径。
Description
技术领域
本发明涉及纳米技术领域，具体涉及一种简易环保型纳米金颗粒溶液的制备方法。
背景技术
纳米金,即指金的纳米颗粒,其直径在1~100nm,纳米金以其良好的稳定性、小尺寸效应、表面效应、光学效应以及独特的生物亲和性,在工业催化、生物医药、生物分析化学、食品安全快速检测等领域具有广泛的应用。
纳米纤维素是指直径小于100nm的超微细纤维，也是纤维素最小的物理结构单元；与非纳米纤维素相比，纳米纤维素具有许多优良特性，如高结晶度、高纯度、高杨氏模量、高强度、高亲水性、超精细结构和高透明性等，加之又有天然纤维素质轻、可降解、可生物相容及可再生等特性，其在造纸、建筑、汽车、食品、化妆品、电子产品、医学等领域有巨大的潜在应用前景。
而目前制备纳米金颗粒的方法主要有物理法和化学法。物理方法中,最常见的是真空蒸镀法、软着陆法、激光消融法等。物理方法原理简单,所得产品杂质少、质量高,其缺点是对仪器设备要求较高、生产费用昂贵,制得的纳米金颗粒的尺寸和形状不易控制。化学法主要有水相化学还原法、微乳液法、相转移法等,化学方法制备的纳米金颗粒最小可达几纳米,容易控制,缺点是得到的纳米金颗粒不易转移和组装、容易包含杂质,易发生聚集,且需要添加较多的分散剂、稳定剂及还原剂,对环境危害较大。
发明内容：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种简易环保型纳米金颗粒溶液的制备方法，该方法操作简便、环保、成本较低，所制得的纳米金颗粒在水相中可稳定存在，且颗粒范围可调，粒度分布均一。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种简易环保型纳米金颗粒溶液的制备方法，包括以下步骤：
1）将纳米纤维素水溶液加入锥形瓶中，搅拌；
2）再加入等体积的氯金酸水溶液，搅拌；
3）最后加入氢氧化钠溶液调节pH值，控制反应温度，搅拌，得简易环保型纳米金颗粒溶液。
进一步地，步骤1）所述纳米纤维素水溶液浓度为0.01~2wt%；
进一步地，步骤2）所述氯金酸水溶液浓度为0.008~0.1mol/l；
进一步地，步骤2）所述搅拌的速度为600~1000r/min；
进一步地，步骤2）所述搅拌的时间为10-50 min；
进一步地，步骤3）所述反应温度为10~40℃；
进一步地，步骤3）所述搅拌时间为5~20h；
进一步地，步骤3）所述pH值为10-14。
更进一步地，具体操作方法如下：
1）先将所有容器用王水洗涤，再用去离子水冲洗；
2）用酸水解法制备纳米纤维素：64wt%的浓硫酸与棉短绒以8.75ml/g的酸浆比混合，45℃水浴加热搅拌1.5h，离心洗涤3~4次，透析膜透析至中性，超声3min，得纳米纤维素溶液。
3）将制好的纳米纤维素溶液配制成浓度为0.01~2wt%的纳米纤维素溶液。
4）将可溶性的氯金酸配置成浓度为0.008~0.1mol/l的氯金酸溶液。
5）配制浓度为2mol/l的氢氧化钠溶液。
6）将浓度为0.01~2wt%的纳米纤维素溶液加入锥形瓶中，用磁力搅拌器搅拌，慢慢加入浓度为0.008~0.1mol/l的氯金酸溶液，转速为500~1000r/min搅拌10min。
7）用2mol/l的氢氧化钠溶液调节pH至10~14。
8）30℃搅拌5~20h，得简易环保型纳米金颗粒溶液，溶液中纳米金颗粒的平均粒径为10~50nm。
与现有技术相比，本发明具有如下的优点与技术效果：
（1）本发明以纳米纤维素作为制备纳米金颗粒的还原剂、稳定剂及模板代替了现有的硼氢化钠、抗坏血酸、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵等还原剂和表面活性剂，节约了成本。
（2）本发明以纯天然的生物材料同时作为还原剂与稳定剂，更加环保。
（3）本发明的操作条件仅为10~40℃搅拌，方法简单、操作方便。
（4）本发明最后所得溶液为纳米纤维素和纳米金颗粒的纳米复合物，使其产品同时兼具了纳米纤维素和纳米金的优越性能，提高了纳米金的高值化利用，拓宽了其应用领域。
附图说明
图1为实施例1所得的纳米金颗粒溶液的紫外-可见光谱图;其中横坐标Wavelength表示波长，纵坐标Absorbance表示吸光度。
图2为实施3后所得的纳米金颗粒溶液的紫外-可见光谱图。
图3为实施1后纳米金颗粒的透射电镜图。
图4为实施3后纳米金颗粒的透射电镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：将20ml配置好的0.2wt%的纳米纤维素水溶液加入到锥形瓶中，搅拌，然后加入20ml 浓度为0.008mol/l的氯金酸水溶液，在磁力搅拌器转速为700r/min下搅拌10min，用浓度为2mol/l的氢氧化钠溶液调节pH至12.7，于30℃下搅拌15h得到均一稳定的简易环保型纳米金颗粒溶液，溶液中的纳米金颗粒的平均粒径为27nm。图1为所得的纳米金颗粒溶液的紫外-可见光谱图，由图可知所得的纳米金颗粒特征吸收峰在523nm处。图3为纳米金颗粒的透射电镜图，通过粒径统计其平均粒径为27nm（电镜放大倍数为2万倍）。
实施例2：将20ml配置好的2 wt%的纳米纤维素水溶液加入到锥形瓶中，搅拌，然后加入20ml 浓度为0.008mol/l的氯金酸水溶液，在磁力搅拌器转速为700r/min下搅拌50min，然后用浓度为2mol/l的氢氧化钠溶液调节pH至12.7，于30℃下搅拌15h得到均一稳定的简易环保型纳米金颗粒溶液，溶液中的纳米金颗粒的平均粒径为10.6nm。
实施例3：将20ml配置好的0.01wt%的纳米纤维素水溶液加入到锥形瓶中，搅拌，然后加入20ml 浓度为0.016mol/l的氯金酸水溶液，在磁力搅拌器转速为700r/min下搅拌10min，然后用浓度为2mol/l的氢氧化钠溶液调节pH至12.7，于30℃下搅拌15h得到均一稳定的简易环保型纳米金颗粒溶液，溶液中的纳米金颗粒的平均粒径为37nm。图2为所得的纳米金颗粒溶液的紫外-可见光谱图，由图可知所得的纳米金颗粒特征吸收峰在540nm处。图4为纳米金颗粒的透射电镜图，通过粒径统计其平均粒径为37nm（电镜放大倍数为2万倍）。
实施例4：将20ml配置好的0.2wt%的纳米纤维素水溶液加入到锥形瓶中，搅拌，然后加入20ml 浓度为0.01mol/l的氯金酸水溶液，在磁力搅拌器转速为700r/min下搅拌10min，然后用浓度为2mol/l的氢氧化钠溶液调节pH至14，于30℃下搅拌6h得到均一稳定的简易环保型纳米金颗粒溶液，溶液中的纳米金颗粒的平均粒径为22nm。
实施例5：将20ml配置好的0.01wt%的纳米纤维素水溶液加入到锥形瓶中，搅拌，然后加入20ml 浓度为0.01mol/l的氯金酸水溶液，在磁力搅拌器转速为600r/min下搅拌10min，然后用浓度为2mol/l的氢氧化钠溶液调节pH至12，于30℃下搅拌15h得到均一稳定的简易环保型纳米金颗粒溶液，溶液中的纳米金颗粒的平均粒径为43nm。
实施例6：将20ml配置好的2wt%的纳米纤维素水溶液加入到锥形瓶中，搅拌，然后加入20ml 浓度为0.1mol/l的氯金酸水溶液，在磁力搅拌器转速为1000r/min下搅拌10min，然后用浓度为2mol/l的氢氧化钠溶液调节pH至14，于30℃下搅拌20h得到均一稳定的简易环保型纳米金颗粒溶液，溶液中的纳米金颗粒的平均粒径为28nm。
实施例7：将20ml配置好的0.01wt%的纳米纤维素水溶液加入到锥形瓶中，搅拌，然后加入20ml 浓度为0.01mol/l的氯金酸水溶液，在磁力搅拌器转速为600r/min下搅拌10min，然后用浓度为2mol/l的氢氧化钠溶液调节pH至10，于30℃下搅拌15h得到均一稳定的简易环保型纳米金颗粒溶液，溶液中的纳米金颗粒的平均粒径为33nm。
实施例8：将20ml配置好的2wt%的纳米纤维素水溶液加入到锥形瓶中，搅拌，然后加入20ml 浓度为0.1mol/l的氯金酸水溶液，在磁力搅拌器转速为1000r/min下搅拌10min，然后用浓度为2mol/l的氢氧化钠溶液调节pH至14，于30℃下搅拌5h得到均一稳定的简易环保型纳米金颗粒溶液，溶液中的纳米金颗粒的平均粒径为30nm。
实施例9：将20ml配置好的0.01wt%的纳米纤维素水溶液加入到锥形瓶中，搅拌，然后加入20ml 浓度为0.01mol/l的氯金酸水溶液，在磁力搅拌器转速为600r/min下搅拌10min，然后用浓度为2mol/l的氢氧化钠溶液调节pH至10，于40℃下搅拌20h得到均一稳定的简易环保型纳米金颗粒溶液，溶液中的纳米金颗粒的平均粒径为31nm。
实施例10：将20ml配置好的2wt%的纳米纤维素水溶液加入到锥形瓶中，搅拌，然后加入20ml 浓度为0.1mol/l的氯金酸水溶液，在磁力搅拌器转速为1000r/min下搅拌10min，然后用浓度为2mol/l的氢氧化钠溶液调节pH至14，于10℃下搅拌5h得到均一稳定的简易环保型纳米金颗粒溶液，溶液中的纳米金颗粒的平均粒径为47nm。
Claims (2)
1.一种简易环保型纳米金颗粒溶液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将纳米纤维素水溶液加入锥形瓶中，搅拌；所述纳米纤维素水溶液浓度为0.01~2wt%；
2）再加入等体积的氯金酸水溶液，搅拌；所述氯金酸水溶液浓度为0.008~0.1mol/l；所述搅拌的速度为600~1000r/min；搅拌的时间为10-50 min；
3）最后加入氢氧化钠溶液调节pH值为10-14，控制反应温度，反应温度为10~40℃，搅拌5~20h，得简易环保型纳米金颗粒溶液。
2.根据权利要求1所述的一种简易环保型纳米金颗粒溶液的制备方法，其特征在于，步骤3）所述纳米金颗粒溶液中纳米金颗粒的平均粒径为10-50nm。
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