CN108993494A - 一种金纳米粒子的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种金纳米粒子的制备方法，将银杏叶多糖溶液和氯金酸溶液混合，进行氯金酸的还原反应，将所得还原产物体系进行透析，得到金纳米粒子。本发明以银杏叶多糖为模板制备金纳米粒子，操作简单、反应过程易于控制，制备的金纳米粒子的粒径为5～7nm，粒径均匀，具有较高的比表面积36～63m2/g，能够高效地催化还原对硝基苯酚。

Description

一种金纳米粒子的制备方法
技术领域
本发明涉及纳米金属材料技术领域，尤其涉及一种金纳米粒子的制备方法。
背景技术
水中的有机污染物严重危害我们的生活环境，开发能够高效地催化转化有机污染物的纳米催化剂成为关注的焦点。贵金属纳米催化剂能够有效地催化还原对硝基苯酚等有机污染物，将其催化成有用的产品对氨基苯酚。但是，纳米贵金属材料在水溶液中存在不稳定、易于团聚的缺点，这降低了贵金属纳米粒子的催化性能。目前，借助模板增强贵金属纳米粒子的稳定性成为较好的解决办法。但是，大多数的模板是采用人工合成的有机高分子。这些高分子存在成本高、不能降解和污染环境等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金纳米粒子的制备方法，降低成本，减轻污染，且该方法能够制备得到粒径可控、重复性好、单分散的金纳米粒子。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种金纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：
将银杏叶多糖溶液和氯金酸溶液混合，进行氯金酸的还原反应，将所得还原产物体系进行透析，得到金纳米粒子。
优选的，所述银杏叶多糖溶液的质量浓度为0.1～30mg/mL。
优选的，所述氯金酸溶液的质量浓度为1～20mmol/mL。
优选的，所述银杏叶多糖溶液中的银杏叶多糖和氯金酸溶液中的氯金酸的摩尔比为1:10～150。
优选的，所述还原反应在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速为400～1000rpm。
优选的，所述还原反应的温度为20～80℃。
优选的，所述还原反应的时间为4～8h。
优选的，所述透析所采用的透析袋的截留分子量为8000～14000。
本发明提供了一种金纳米粒子的制备方法，本发明以银杏叶多糖为模板制备金纳米粒子，具有取材方便、成本低廉和原料环保的优点；本发明的方法操作简单、反应过程易于控制；
本发明的方法制备的金纳米粒子的粒径为5～7nm，粒径均匀且粒径范围变化小，说明本发明方法的重复性好；
本发明的方法制备的金纳米粒子具有单分散的特点，具有较高的比表面积36～63m2/g，能够高效地催化还原对硝基苯酚。
进一步地，本发明提供的方法反应条件温和，适宜规模化生产。
附图说明
图1为本发明实施例1获得的银杏叶多糖-金10纳米粒子的TEM图；
图2为本发明实施例1获得的银杏叶多糖-金10纳米粒子的透射电镜粒径分布直方图；
图3为本发明实施例1获得的银杏叶多糖-金10纳米粒子催化对硝基苯酚在λ＝400nm处的ln(Ct/C0)与反应时间(t)之间的关系曲线图；
图4为本发明实施例2获得的银杏叶多糖-金70纳米粒子的TEM图；
图5为本发明实施例2获得的银杏叶多糖-金70纳米粒子的透射电镜粒径分布直方图；
图6为本发明实施例2获得的银杏叶多糖-金70纳米粒子催化对硝基苯酚在λ＝400nm处的ln(Ct/C0)与反应时间(t)之间的关系曲线图；
图7为本发明实施例3获得的银杏叶多糖-金130纳米粒子的TEM图；
图8为本发明实施例3获得的银杏叶多糖-金130纳米粒子的透射电镜粒径分布直方图；
图9为本发明实施例3获得的银杏叶多糖-金130纳米粒子催化对硝基苯酚在λ＝400nm处的ln(Ct/C0)与反应时间(t)之间的关系曲线图；
图10为本发明实施例4获得的银杏叶多糖-金150纳米粒子的TEM图；
图11为本发明实施例4获得的银杏叶多糖-金150纳米粒子的透射电镜粒径分布直方图；
图12为本发明实施例4获得的银杏叶多糖-金150纳米粒子催化对硝基苯酚在λ＝400nm处的ln(Ct/C0)与反应时间(t)之间的关系曲线图。
具体实施方式
本发明提供了一种金纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：
将银杏叶多糖溶液和氯金酸溶液混合，进行氯金酸的还原反应，将所得还原产物体系进行透析，得到金纳米粒子。
在本发明中，所述银杏叶多糖溶液的质量浓度优选为0.1～30mg/mL，更优选为1～25mg/mL，最优选为5～20mg/mL。本发明优选将银杏叶多糖溶于去离子水中得到银杏叶多糖溶液。
本发明对于所述银杏叶多糖的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方法制备得到的银杏叶多糖产品即可。在本发明中，所述银杏叶多糖的制备方法优选包括以下步骤：
将银杏叶依次进行清洗、烘干和粉碎，得到银杏叶粉末，以料液比1:25向银杏叶粉末中加入蒸馏水，在超声功率500W条件下进行超声16min，然后在85℃条件下进行浸提3h，以10000r/min的速度进行离心10min，然后采用相同的方式将滤渣浸提一次，离心，合并两次离心所得上清液，得到银杏叶多糖提取液；
将所述银杏叶多糖提取液保温在50℃水浴中，按照每100mL提取液加入16mL双氧水的比例，向提取液中加入质量浓度为30％的双氧水，进行脱色2h至溶液颜色变为浅色，将得到的上清液进行savege法脱蛋白(重复至280nm下检测不到蛋白质)，然后经透析、冷冻干燥，得到银杏叶多糖。
在本发明中，所述氯金酸溶液的质量浓度优选为1～20mmol/mL，更优选为5～15mmol/mL，最优选为8～12mmol/mL。本发明优选将氯金酸溶于去离子水得到氯金酸溶液。
在本发明中，所述银杏叶多糖溶液中的银杏叶多糖和氯金酸溶液中的氯金酸的摩尔比优选为1:10～150，更优选为1:50～100，最优选为1:70～90。
在本发明中，所述还原反应优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速优选为400～1000rpm，更优选为600～800rpm。
在本发明中，所述还原反应的温度优选为20～80℃，更优选为30～60℃，最优选为40～50℃。本发明优选在恒温金属混匀仪中进行所述还原反应。
在本发明中，所述还原反应的时间优选为4～8h，更优选为5～6h。
在本发明中，所述透析所采用的透析袋的截留分子量优选为8000～14000。本发明优选在反应溶液呈现紫红色时进行透析。本发明对所述透析的方式没有特殊的限制，选用本领域技术人员熟知的方式进行透析即可。本发明通过透析除去氯离子等杂质离子。
完成所述透析后，本发明优选将透析所得溶液收集，得到金纳米粒子的水溶液，然后将金纳米粒子的水溶液干燥，得到金纳米粒子。
下面结合实施例对本发明提供的金纳米粒子的制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将银杏叶多糖溶于去离子水中，配制成0.1mg/mL的银杏叶多糖溶液，将0.1mg/mL的银杏叶多糖溶液与0.1mmol/mL的氯金酸溶液按银杏叶多糖与氯金酸的摩尔比为1:10的比例混合于离心管中，然后将离心管放入恒温金属混匀仪中，控制恒温金属混匀仪的转速为400rpm，恒温金属混匀仪温度为20℃，进行还原反应4h，待混合溶液变成紫红色，用截留分子量为8000～14000的透析袋透析混合溶液，即获得银杏叶多糖-金10纳米粒子的溶液。
图1为银杏叶多糖-金10纳米粒子的透射电镜图，表明其形貌为球状。图2为图1中的银杏叶多糖-金10纳米粒子的粒径分布直方图，它表明制备的银杏叶多糖-金10纳米粒子的粒径为5.76±0.74nm，银杏叶多糖-金10纳米粒子具有小粒径和单分散的特点。
取200μL 0.6mM的对硝基苯酚溶液于比色皿中，加入700μL去离子水，加入100μL浓度为2μM的银杏叶多糖-金10纳米粒子溶液(由实施例1制备的银杏叶多糖-金10纳米粒子溶液配制而成)，再向比色皿加入1mL 0.5M的硼氢化钠溶液，用紫外分光光度计测400nm下吸光度随时间变化曲线。如图3所示，表明银杏叶多糖-金10纳米粒子能够催化对硝基苯酚还原，此反应是假一级反应，此反应中银杏叶多糖-金10纳米粒子和对硝基苯酚的摩尔比为1:600，反应速率常数为1.12×10-3s-1，表现出高催化效率。
实施例2
将银杏叶多糖溶于去离子水中，配制成1mg/mL的银杏叶多糖溶液，将1mg/mL的银杏叶多糖溶液与1mmol/mL的氯金酸溶液按银杏叶多糖与氯金酸的摩尔比为1:70的比例混合于离心管中，然后将离心管放入恒温金属混匀仪中，控制恒温金属混匀仪的转速为500rpm，恒温金属混匀仪温度为40℃，进行还原反应5h，待混合溶液变成紫红色，用截留分子量为8000～14000的透析袋透析混合溶液，即获得银杏叶多糖-金70纳米粒子的溶液。
图4为银杏叶多糖-金70纳米粒子的透射电镜图，表明其形貌为球状。图5为图4中的银杏叶多糖-金70纳米粒子的粒径分布直方图，它表明制备的银杏叶多糖-金70纳米粒子的粒径为5.74±0.85nm。银杏叶多糖-金70纳米粒子具有小粒径和单分散的特点。
取200μL 0.6mM的对硝基苯酚溶液于比色皿中，加入700μL去离子水，加入100μL浓度为2μM的银杏叶多糖-金70纳米粒子溶液(由实施例2制备的银杏叶多糖-金70纳米粒子溶液配制而成)，再向比色皿加入1mL 0.5M的硼氢化钠溶液，用紫外分光光度计测400nm下吸光度随时间变化曲线。如图6所示，表明银杏叶多糖-金70纳米粒子能够催化对硝基苯酚还原，此反应是假一级反应，此反应中银杏叶多糖-金10纳米粒子和对硝基苯酚的摩尔比为1:600，反应速率常数为1.99×10-3s-1，表现出高催化效率。
实施例3
将银杏叶多糖溶于去离子水中，配制成10mg/mL的银杏叶多糖溶液，将10mg/mL的银杏叶多糖溶液与10mmol/mL的氯金酸溶液按银杏叶多糖与氯金酸的摩尔比为1:130的比例混合于离心管中，然后将离心管放入恒温金属混匀仪中，控制恒温金属混匀仪的转速为700rpm，恒温金属混匀仪温度为60℃，进行还原反应6h，待混合溶液变成紫红色，用截留分子量为8000～14000的透析袋透析混合溶液，即获得银杏叶多糖-金130纳米粒子的溶液。
图7为银杏叶多糖-金130纳米粒子的透射电镜图，表明其形貌为球状。图8为图7中的银杏叶多糖-金130纳米粒子的粒径分布直方图，它表明制备的银杏叶多糖-金130纳米粒子的粒径为5.81±0.76nm，银杏叶多糖-金130纳米粒子具有小粒径和单分散的特点。
取200μL 0.6mM的对硝基苯酚溶液于比色皿中，加入700μL去离子水，加入100μL浓度为2μM的银杏叶多糖-金130纳米粒子溶液(由实施例3制备的银杏叶多糖-金130纳米粒子溶液配制而成)，再向比色皿加入1mL 0.5M的硼氢化钠溶液，用紫外分光光度计测400nm下吸光度随时间变化曲线。如图9所示，表明银杏叶多糖-金130纳米粒子能够催化对硝基苯酚还原，此反应是假一级反应，此反应中银杏叶多糖-金130纳米粒子和对硝基苯酚的摩尔比为1:600，反应速率常数为2.49×10-3s-1，表现出高催化效率。
实施例4
将银杏叶多糖溶于去离子水中，配制成30mg/mL的银杏叶多糖溶液，将30mg/mL的银杏叶多糖溶液与20mmol/mL的氯金酸溶液按银杏叶多糖与氯金酸的摩尔比为1:150的比例混合于离心管中，然后将离心管放入恒温金属混匀仪中，控制恒温金属混匀仪的转速为1000rpm，恒温金属混匀仪温度为80℃，进行还原反应8h，待混合溶液变成紫红色，用截留分子量为8000～14000的透析袋透析混合溶液，即获得银杏叶多糖-金150纳米粒子的溶液。
图10为银杏叶多糖-金150的透射电镜图，表明其形貌为球状。图11为图10中的银杏叶多糖-金150纳米粒子的粒径分布直方图，它表明制备的银杏叶多糖-金150纳米粒子的粒径为6.14±0.74nm，银杏叶多糖-金150纳米粒子具有小粒径和单分散的特点。
取200μL 0.6mM的对硝基苯酚溶液于比色皿中，加入700μL去离子水，加入100μL浓度为2μM的银杏叶多糖-金150纳米粒子溶液(由实施例4制备的银杏叶多糖-金150纳米粒子溶液配制而成)，再向比色皿加入1mL 0.5M的硼氢化钠溶液，用紫外分光光度计测400nm下吸光度随时间变化曲线。如图12所示，表明银杏叶多糖-金150纳米粒子能够催化对硝基苯酚还原，此反应是假一级反应，此反应中银杏叶多糖-金10纳米粒子和对硝基苯酚的摩尔比为1:600，反应速率常数为2.89×10-3s-1，表现出高催化效率。
由以上实施例可知，本发明提供了一种金纳米粒子的制备方法，以银杏叶多糖为模板制备金纳米粒子，操作简单、反应过程易于控制，制备的金纳米粒子的粒径为5～7nm，粒径均匀，具有较高的比表面积36～63m2/g，能够高效地催化还原对硝基苯酚。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种金纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：
将银杏叶多糖溶液和氯金酸溶液混合，进行氯金酸的还原反应，将所得还原产物体系进行透析，得到金纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述银杏叶多糖溶液的质量浓度为0.1～30mg/mL。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氯金酸溶液的质量浓度为1～20mmol/mL。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述银杏叶多糖溶液中的银杏叶多糖和氯金酸溶液中的氯金酸的摩尔比为1:10～150。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原反应在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速为400～1000rpm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原反应的温度为20～80℃。
7.根据权利要求1、5或6所述的制备方法，其特征在于，所述还原反应的时间为4～8h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述透析所采用的透析袋的截留分子量为8000～14000。
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