CN109465467A - 液态纳米银制备方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种液态纳米银制备方法，包括以下步骤：步骤1、在室温及磁力搅拌条件下，在硝酸银溶液中加入稳定剂；步骤2、搅拌并继续加入抗坏血酸溶液，使硝酸银和抗坏血酸的摩尔比控制在1:4至1:7；步骤3、继续加入氢氧化钠溶液，使体系PH值控制在7.6至8.0；步骤4、继续搅拌，得到液态纳米银产物。本发明制备所得液态纳米银抗菌效果优异，尤其对枯草芽孢杆菌有抑菌效果，抑菌率几乎达到100％，同时也能抑制黑曲霉的生长，抑菌率为90％，有效抑菌时长可达30天；制备方法简单易行，符合绿色化学理念。

Description

液态纳米银制备方法

技术领域

本发明涉及金属粉末的化学制造技术领域，具体涉及液态纳米银制备方法。

背景技术

目前，植物组织培养技术自用于科学研究和生产实践以来取得了显著的经济效益和社会效益。但是植物组织培养技术产业化过程中，微生物污染问题频发，造成人力、物力和财力的巨大浪费。导致植物组培污染的主要原因是霉菌、细菌和酵母菌抑制失败或者效果太差。传统植物组培抑菌剂主要有氯化汞、次氯酸钠、漂白粉、酒精等^[1]。但是氯化汞容易给环境造成污染；漂白粉容易吸潮；酒精不能达到彻底的灭菌，必须结合其它药剂才可以灭菌。

纳米银具有强效杀菌、无耐药性、广谱抗菌等特点。现有研究发现，纳米银微粒可杀死细菌、真菌以及支原体、衣原体等致病微生物，尤其对杆菌、球菌、丝菌的杀灭效果远远超过传统的银离子杀菌剂^[2-3]。纳米银的制备主要包括物理法、化学法以及生物法。

化学法制备纳米银一般需要三个组成因素：金属银的前驱体、还原剂和稳定剂(保护剂)。银的前驱体提供银离子，为氧化剂。在多种的金属银前驱体中，硝酸银因其化学形式稳定，价格低廉而使用广泛。不同还原剂的还原能力不仅会影响纳米银的合成效率，还会影响纳米银终产物的稳定性、形貌和尺度，进而影响所得材料的应用活性。其中，硼氢化钠、柠檬酸三钠、次磷酸钠为常用的还原剂，十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡啰烷酮为常用的稳定剂^[4]。例如，郑蕾^[5]以硼氢化钠为还原剂制备出了液态纳米银溶液，并将溶液应用到植物组培污染防治中。然而，这种方法存在纳米银杂质含量较高、粒径分布宽、易团聚等问题。

发明内容

发明人考虑到现有技术的上述情况而作出了本发明，本发明通过新颖、安全的化学过程，经过对实验条件的优化，合成尺寸较小、粒度均匀、可在体系中稳定存在的液态纳米银。

根据本发明的实施例，提供了一种液态纳米银制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、在室温及磁力搅拌条件下，在硝酸银溶液中加入稳定剂；步骤2、搅拌并继续加入抗坏血酸溶液，使硝酸银和抗坏血酸的摩尔比控制在1:4至1:7；步骤3、继续加入氢氧化钠溶液，使体系PH值控制在7.6至8.0；步骤4、继续搅拌，得到液态纳米银产物。

本发明具有的优点和有益效果包括：

1、制备所得液态纳米银抗菌效果优异，尤其对枯草芽孢杆菌有抑菌效果，抑菌率几乎达到100％，同时也能抑制黑曲霉的生长，抑菌率为90％，有效抑菌时长可达30天；

2、制备方法简单易行，符合绿色化学理念。

附图说明

图1为根据本发明的实施例的以抗坏血酸为还原剂制备液态纳米银的方法的实验流程示意图。

具体实施方式

下面，结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。

本领域的技术人员能够理解，尽管以下的说明涉及到有关本发明的实施例的很多技术细节，但这仅为用来说明本发明的原理的示例、而不意味着任何限制。本发明能够适用于不同于以下例举的技术细节之外的场合，只要它们不背离本发明的原理和精神即可。

另外，为了避免使本说明书的描述限于冗繁，在本说明书中的描述中，可能对可在现有技术资料中获得的部分技术细节进行了省略、简化、变通等处理，这对于本领域的技术人员来说是可以理解的，并且这不会影响本说明书的公开充分性。

下面结合附图对具体实施方案进行详细描述。

根据本发明的实施例，以抗坏血酸为还原剂制备液态纳米银的方法主要包括溶液配制和制备实验两个阶段。

其中，溶液配制阶段包括：

1)配制硝酸银溶液，其浓度可为0.005～0.015mol/L；

具体地，如需浓度为0.01mol/L，则可称取硝酸银0.17g，加去离子水溶解，转移至棕色试剂瓶中，配制得到100mL溶液，避光保存；

2)配制抗坏血酸溶液(新鲜)，其浓度可为0.05～0.15mol/L；

具体地，如需浓度为0.1mol/L，则可称取抗坏血酸0.44g，加25mL去离子水溶解；

3)配制CTAB酸/醇溶液或PVP溶液，其浓度可为0.02～0.08mol/L；

具体地，如需浓度为0.05mol/L，则可称取CTAB 1.80g，用50％的乙醇溶解，后调节体积100mL并转移至细口瓶，贴签备用；

4)配制氢氧化钠溶液，其浓度可为0.05～0.2mol/L；

具体地，如需浓度为0.1mol/L，则可称取氢氧化钠0.40g，加去离子水溶解后，转移至橡胶塞试剂瓶，液体总量100mL，贴签备用。

图1为根据本发明的实施例的以抗坏血酸为还原剂制备液态纳米银的方法的实验流程示意图。

如图1所示，制备实验阶段包括：

将0.5mL硝酸银溶液加入到50mL去离子水中，在磁力搅拌器搅拌下逐滴加入4mL的CTAB醇溶液，搅拌2分钟后依次向体系中加入0.3mL抗坏血酸溶液和0.3mL的NaOH溶液，滴加完毕后室温下搅拌5分钟，得到啤酒黄色的澄清透明液态纳米银产品。

其中，上述流程中的各个实验条件仅为示例，并非限定选择范围。各个实验条件的范围可如下选定，以便获得最优效果。

1)物料比(Ag+/Vc)：保持体系其他试剂用量及实验条件不变，仅改变还原剂-抗坏血酸的用量，利用紫外分光光度计对其进行表征测试；

当物料比较低时，随着物料比的升高，峰形愈渐尖锐和对称，最大吸收峰逐渐蓝移，峰值也在随之升高；在物料比为1:6时达到最优状态；此后，随着物料比的增大，峰形、峰值又开始随之变平缓、降低。故1:4～1:7是此法制备液态纳米银的优选物料比，此时得到的纳米银粒子粒径小，产率高。

2)PH值：保持体系其他试剂用量及实验条件不变，通过改变NaOH的用量来控制反应液的PH值；

当氢氧化钠加入量小于0.15mL(pH<7.0)时，溶液基本无色，紫外吸收峰的强度非常小，说明基本不进行反应，这是因为抗坏血酸是一种很弱的还原剂，在无碱条件下很难还原银离子，当氢氧化钠加入量大于0.15mL(pH>7.0)时，紫外吸收峰的峰顶开始红移，峰形和强度基本不再变化，这是因为溶液中的碱性增大不仅促使反应向右进行，还使抗坏血酸的烯二醇失去H⁺后增加了还原能力，同时，由于受前驱体硝酸银的量的限制，当pH升到一定的程度，得到的纳米银粒子的形貌也不会再改变。遵循节约试剂的原则，进一步得出，当氢氧化钠加入量为0.2mL(PH＝7.83)时，为此反应的最适PH，同时，7.6～8.0是此法制备液态纳米银的反应液的优选PH值。

3)搅拌时间：保持体系试剂用量及其他实验条件不变，分别在反应开始1min、2min、5min、10min、20min、40min、60min移取部分反应液，利用紫外分光光度仪对其进行表征测试。测试结果表明，在各时间段移取的纳米银粒子扫描所得吸收峰基本重合，说明在此反应条件下，搅拌时间对纳米银的形成影响不大，因此，在稳定性不受影响的情况下，可以选择短的搅拌时间使合成过程符合节能高效特性。

4)合成温度：改变不同的温度条件进行液态纳米银的制备，利用紫外分光光度仪对其进行表征测试。测试结果表明，从20℃到80℃，随着温度的升高，吸收曲线的最大吸收峰向长波移动，吸收强度先变强后减弱。以上结果表明，随着温度的升高，所制备的纳米银颗粒粒度有所增大，在温度不太高的情况下，纳米银SERS效应增强，但当温度过高时，还原发应速度加快，生成更多的纳米银核，布朗运动的加剧加上高的表面能，使纳米银核之间碰撞几率增大，小的纳米银的团聚增大。从峰位和峰型看，当温度在25～35℃区间，吸收峰的峰值在420nm左右，峰形尖锐、半高宽相对较窄，制备的纳米粒子的尺寸最小，粒度分布最为均匀，表面SERS效应也最强。

当将纳米银用于抑菌时，其菌种主要包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和黑曲霉，而所用培养基通常采用LB培养基和PDA培养基。在本发明的研发过程中，通过将液态纳米银在传统的LB、PDA培养基中进行枯草芽孢杆菌和黑曲霉抑制实验，然后优化纳米银合成，最终将纳米银应用于组培专用的MS培养基，并验证了纳米银对枯草芽孢杆菌以及黑曲霉菌的抑制效果。

经过实验验证，上述以抗坏血酸为还原剂制备的液态纳米银对枯草芽孢杆菌有抑菌效果，抑菌率几乎达到100％，其能抑制黑曲霉的生长，抑菌率为90％。

可选地，上述方法中的还原剂也可替换为香兰素，由此，本发明的实施例还提供了一种以香兰素为还原剂制备液态纳米银的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、在室温及磁力搅拌条件下，在硝酸银溶液中加入稳定剂；

步骤2、搅拌并继续加入抗坏血酸溶液，使硝酸银和抗坏血酸的摩尔比控制在1:4至1:7；

步骤3、继续加入氢氧化钠溶液，使体系PH值控制在7.6至8.0；

步骤4、继续搅拌，得到液态纳米银产物。

根据本发明的实施例，所述硝酸银溶液的浓度为0.00025～0.00075mol/L，体积份数为30，

所述稳定剂为PVP溶液，其浓度为5～10mg/mL，体积份数为2，

所述含香兰素的氢氧化钠溶液的浓度为含氢氧化钠0.08～0.12mol/L，含香兰素0.008～0.012mol/L，体积份数为30，

所述继续搅拌的时间为35至45分钟。

根据本发明的实施例，所述硝酸银和香兰素的摩尔比被控制在1:20。

根据本发明的实施例，在所述步骤2中，所述升温后的温度为50℃。

根据本发明的实施例，所述硝酸银溶液的浓度为0.01mol/L，体积份数为30，

所述PVP溶液的浓度为7.5mg/mL，体积份数为2，

所述含香兰素的氢氧化钠溶液的浓度为含氢氧化钠0.1mol/L，含香兰素0.01mol/L，体积份数为30，

在所述步骤4中，所述继续搅拌的时间为40分钟。

经过实验验证，上述香兰素法制备的纳米银对枯草芽孢杆菌的抑菌率达到了81.2％，对黑曲霉的抑菌率也达到了100％。

最后，本领域的技术人员能够理解，对本发明的上述实施例能够做出各种修改、变型、以及替换，其均落入如所附权利要求限定的本发明的保护范围。

参考文献列表

[1]周俊辉，李宏彬，杨耀强等.植物组织培养中污染的鉴定与防止初步研究[J].微生物学杂志，2002(02)

[2]周梦琼，张丽敏，陈铭德.纳米银颗粒抗菌性能的实验探究活动[J].生物学教学，2011,36(7):10一19

[3]刘芳.纳米银抗菌材料的制备及其抗菌性能研究[J].中国消毒学杂志，2012,29(12):1089-1090.

[4]刘敏，胡嘉想，秦光和等.纳米银抗菌凝胶剂的毒理学评价[J].中国消毒学杂志，2010,27(3):260-261.

[5]郑蕾，纳米银在植物组培污染防治中的应用[D]，安徽农业大学，103624。

Claims (7)

1.一种液态纳米银制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、在室温及磁力搅拌条件下，在硝酸银溶液中加入稳定剂；

步骤2、搅拌并继续加入抗坏血酸溶液，使硝酸银和抗坏血酸的摩尔比控制在1:4至1:7；

步骤3、继续加入氢氧化钠溶液，使体系PH值控制在7.6至8.0；

步骤4、继续搅拌，得到液态纳米银产物。

2.根据权利要求1所述的液态纳米银制备方法，其特征在于，

所述步骤1之前还包括：将体积为0.5份的硝酸银溶液在体积为50份的去离子水中稀释，

其中，稀释前硝酸银溶液的浓度为0.005～0.015mol/L，

所述稳定剂为CTAB醇溶液，其浓度为0.02～0.08mol/L，体积为4份，

所述抗坏血酸溶液的浓度为0.05～0.15mol/L，体积为0.3份，

所述氢氧化钠溶液的浓度为0.05～0.2mol/L，体积为0.3份。

3.根据权利要求1或2所述的液态纳米银制备方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述硝酸银和抗坏血酸的摩尔比被控制在1:6。

4.根据权利要求1或2所述的液态纳米银制备方法，其特征在于，在所述步骤3中，体系PH值被控制在7.83。

5.根据权利要求1所述的液态纳米银制备方法，其特征在于，所述室温为25～35℃。

6.根据权利要求2所述的液态纳米银制备方法，其特征在于，

所述硝酸银溶液的浓度为0.01mol/L，

所述稳定剂溶液的浓度为0.05mol/L，

所述抗坏血酸溶液的浓度为0.1mol/L

所述氢氧化钠溶液的浓度为0.1mol/L，

在所述步骤2中，搅拌时间为2分钟，

在所述步骤4中，所述继续搅拌的时间为5分钟。

7.以根据权利要求1至6中的一个所述的液态纳米银制备方法制成的液态纳米银作为抑菌剂在植物组培中的应用。