CN110014166A - 一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法 - Google Patents

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陈烨
何华玲
王朝生
陈向玲
吉鹏
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邵正丽
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Abstract

本发明涉及一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，其核心为：在溶液体系中，利用黑米色素还原银离子制得纳米银，其中，溶液体系主要由溶剂、黑米色素、金属盐和改性壳聚糖组成，金属盐为在所述溶剂中能电离出银离子的盐；具体过程为：先将黑米色素水溶液、金属盐和改性壳聚糖混合制得混合溶液，再将混合溶液在一定温度下保温一段时间；本发明采用黑米色素作为还原剂将银离子还原为纳米银，同时利用改性壳聚糖吸附和分散纳米银，阻止纳米银颗粒在水溶液中的聚集及沉降，使制备过程中的纳米银溶液具有良好的分散性与稳定性，最终制得的纳米银粒径小且均匀。本发明的方法操作简单、反应条件温和、绿色环保、成本低、适合大规模生产。

Description

一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法
技术领域
本发明属于纳米材料制备技术领域，涉及一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法。
背景技术
纳米银作为一种广为人知的纳米材料，具有良好的抗菌与导电特性，在纺织服装、医疗防护等领域被广泛应用。
目前纳米银主要是通过化学法制得的，其中，液相化学还原法是最常用的一种制备纳米银的化学方法，具有设备投入低、操作方便、制备的纳米银形貌尺寸可控等优点，然而，由于化学法中一般要引入硼氢化钠、肼等化学还原试剂，存在生产成本较高、对环境污染严重，且伴随有生物相容性的问题，难以满足绿色环保的要求。
此外，纳米银还可通过物理法和生物法制得，其中，生物法主要是利用植物、微生物中所含有的抗氧化成份来还原银离子并制备纳米银的一种方法，具有成本低廉、对环境无污染、生物相容性好等优点，属于环境友好型的一种绿色制备纳米银的方法。
目前，通过绿色技术天然合成制备纳米银颗粒，以便可用于生物医学等领域，越来越受到人们的关注。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有化学法生产纳米银材料需要添加化学还原剂带来的环境污染问题，提供一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，本发明仅采用黑米色素作为银离子的还原剂，无需加入其它还原剂，同时本发明仅采用水作为溶剂，无需加入其它有机或无机溶剂，满足了绿色环保制备纳米银的要求，此外，本发明还采用改性壳聚糖作为分散剂和稳定剂，提高了制备过程中纳米银溶液的分散性和稳定性，有利于制备粒径小且均匀的纳米银颗粒。
为达到上述目的，本发明采用的方案如下：
一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，在溶液体系中，利用黑米色素还原银离子制得纳米银。
黑米的营养价值和药用价值为人们所公知，其中还含有大量的天然色素，其主要活性成份是花色素苷，属植物多酚类化合物。黑色色素中的花色素苷具有很好的抗氧化生理功效，可消除机体代谢过程中产生的过多自由基，具有延缓衰老预防各种疾病等功能，目前在医药、化妆品、食品添加剂等领域被广泛使用。本发明利用天然黑米中提取的天然色素作为银离子还原剂，不添加任何化学还原剂，在温和条件下还原制备形貌和尺寸可控的纳米银颗粒，该方法绿色环保，有效解决现有化学法生产纳米银材料需要添加化学还原剂带来的环境污染问题。
作为优选的方案：
如上所述的一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，溶液体系主要由溶剂以及溶解在溶剂中的黑米色素和金属盐组成，金属盐为在所述溶剂中能电离出银离子的盐。
如上所述的一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，溶液体系中还含有溶解在溶剂中的改性壳聚糖，改性壳聚糖为羧甲基壳聚糖和/或羧乙基壳聚糖，改性壳聚糖的羟基、氨基等基团能够对纳米银产生吸附作用，进而能够稳定纳米银溶液，降低纳米银聚集沉降速率，提高纳米银溶液的分散性和稳定性，同时由于壳聚糖具有较好的抗菌效果，其附着在纳米银表面能提高纳米银的抗菌效果。
如上所述的一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，溶剂为水，本发明的溶剂不限于水，其他能同时溶解黑米色素和金属盐且保证金属盐能电离出银离子的溶剂同样可适用于本发明，溶剂可以为单一溶剂，也可以为混合溶剂，本发明的重点不在于此，本领域技术人员可根据实际需求调整溶剂。
如上所述的一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，金属盐为硝酸银，本发明的金属盐不限于此，只要在所述溶剂中能电离出银离子的盐都可适用于本发明。
如上所述的一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，具体过程为：先将黑米色素水溶液、硝酸银和改性壳聚糖混合制得混合溶液，再将混合溶液在一定温度下保温一段时间，保温可采用恒温水浴锅，也可采用其他设备，保温结束后得到的是纳米银溶液，如进一步进行分离操作，能够得到纳米银。
如上所述的一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，黑米色素水溶液的浓度为30～50mg/L，混合溶液中硝酸银和改性壳聚糖的浓度分别为0.03～0.08g/L和0.2～1.0g/L。
如上所述的一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，黑米色素水溶液的制备方法为：将黑米洗净和烘干后加入水中，在60℃的温度条件下保温60min，再进行过滤和离心处理，再进行冷冻干燥和研磨得到黑米色素固态提取物，再将黑米色素固态提取物溶解在水中；保温可采用恒温水浴锅，也可采用其他设备；离心处理后也可不进行冷冻干燥，可通过稀释或浓缩黑米色素水溶液使其达到所需的浓度，当离心处理后的黑米色素水溶液浓度比需要的浓度高时，可加入水进行稀释；当离心处理后的黑米色素水溶液浓度比需要的浓度低时，可进行浓缩。
如上所述的一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，一定温度为40℃，一段时间为5～20min，一定温度和一段时间不限于此，可进行调整，本发明给出的是较为温和，较为节省能源的反应条件。
有益效果：
(1)本发明的一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，反应条件温和，安全高效；
(2)本发明的一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，无需加入其他还原剂，仅采用黑米色素作为还原剂，绿色环保；
(3)本发明的一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，作为还原剂的黑米色素便宜易得；
(4)本发明的一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，通过加入改性壳聚糖提高了纳米银的分散性和稳定性，此外，还提高了纳米银的抗菌效果。
附图说明
图1为实施例1制得的纳米银溶液的紫外-可见光吸收光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，步骤如下：
1)黑米色素的提取：取50g黑米洗净和烘干后加入水中，置于60℃恒温水浴锅中60min，再进行过滤和离心处理得到黑米色素水溶液，再进行冷冻干燥和研磨得到黑米色素固态提取物；
2)将步骤1)制备的黑米色素固态提取物加入40℃热水中，并将其配置成浓度为30mg/L的黑米色素水溶液；
3)向步骤2)配置的黑米色素水溶液中加入硝酸银和羧甲基壳聚糖得到混合溶液，混合溶液中，硝酸银与羧甲基壳聚糖的浓度分别为0.05g/L与0.4g/L，将混合溶液搅拌均匀后置于40℃的恒温水浴锅中保温10min得到纳米银溶液，其紫外-可见光吸收光谱图如图1所示；
4)对纳米银溶液进行冷冻干燥处理得到纳米银。
实施例2
一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，步骤如下：
1)黑米色素的提取：取50g黑米洗净和烘干后加入水中，置于60℃恒温水浴锅中60min，再进行过滤和离心处理得到黑米色素水溶液，再进行冷冻干燥和研磨得到黑米色素固态提取物；
2)将步骤1)制备的黑米色素固态提取物加入40℃热水中，并将其配置成浓度为40mg/L的黑米色素水溶液；
3)向步骤2)配置的黑米色素水溶液中加入硝酸银和羧甲基壳聚糖得到混合溶液，混合溶液中，硝酸银与羧甲基壳聚糖的浓度分别为0.07g/L与0.4g/L，将混合溶液搅拌均匀后置于40℃的恒温水浴锅中保温15min得到纳米银溶液，其紫外-可见光吸收光谱图如图1所示；
4)对纳米银溶液进行冷冻干燥处理得到纳米银。
实施例3
一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，步骤如下：
1)黑米色素的提取：取50g黑米洗净和烘干后加入水中，置于60℃恒温水浴锅中60min，再进行过滤和离心处理得到黑米色素水溶液，再进行冷冻干燥和研磨得到黑米色素固态提取物；
2)将步骤1)制备的黑米色素固态提取物加入40℃热水中，并将其配置成浓度为50mg/L的黑米色素水溶液；
3)向步骤2)配置的黑米色素水溶液中加入硝酸银和羧甲基壳聚糖得到混合溶液，混合溶液中，硝酸银与羧甲基壳聚糖的浓度分别为0.08g/L与1.0g/L，将混合溶液搅拌均匀后置于40℃的恒温水浴锅中保温20min得到纳米银溶液，其紫外-可见光吸收光谱图如图1所示；
4)对纳米银溶液进行冷冻干燥处理得到纳米银。
实施例4
一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，步骤如下：
1)黑米色素的提取：取50g黑米洗净和烘干后加入水中，置于60℃恒温水浴锅中60min，再进行过滤和离心处理得到黑米色素水溶液，再进行冷冻干燥和研磨得到黑米色素固态提取物；
2)将步骤1)制备的黑米色素固态提取物加入40℃热水中，并将其配置成浓度为35mg/L的黑米色素水溶液；
3)向步骤2)配置的黑米色素水溶液中加入硝酸银和羧乙基壳聚糖得到混合溶液，混合溶液中，硝酸银与羧乙基壳聚糖的浓度分别为0.03g/L与0.2g/L，将混合溶液搅拌均匀后置于40℃的恒温水浴锅中保温5min得到纳米银溶液，其紫外-可见光吸收光谱图如图1所示；
4)对纳米银溶液进行冷冻干燥处理得到纳米银。
实施例5
一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，步骤如下：
1)黑米色素的提取：取50g黑米洗净和烘干后加入水中，置于60℃恒温水浴锅中60min，再进行过滤和离心处理得到黑米色素水溶液，再进行冷冻干燥和研磨得到黑米色素固态提取物；
2)将步骤1)制备的黑米色素固态提取物加入40℃热水中，并将其配置成浓度为38mg/L的黑米色素水溶液；
3)向步骤2)配置的黑米色素水溶液中加入硝酸银和羧乙基壳聚糖得到混合溶液，混合溶液中，硝酸银与羧乙基壳聚糖的浓度分别为0.04g/L与0.5g/L，将混合溶液搅拌均匀后置于40℃的恒温水浴锅中保温8min得到纳米银溶液，其紫外-可见光吸收光谱图如图1所示；
4)对纳米银溶液进行冷冻干燥处理得到纳米银。
实施例6
一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，步骤如下：
1)黑米色素的提取：取50g黑米洗净和烘干后加入水中，置于60℃恒温水浴锅中60min，再进行过滤和离心处理得到黑米色素水溶液，再进行冷冻干燥和研磨得到黑米色素固态提取物；
2)将步骤1)制备的黑米色素固态提取物加入40℃热水中，并将其配置成浓度为42mg/L的黑米色素水溶液；
3)向步骤2)配置的黑米色素水溶液中加入硝酸银和改性壳聚糖得到混合溶液，混合溶液中，硝酸银与改性壳聚糖的浓度分别为0.06g/L与0.9g/L，改性壳聚糖为质量比为1:1的羧甲基壳聚糖和羧乙基壳聚糖的混合物，将混合溶液搅拌均匀后置于40℃的恒温水浴锅中保温13min得到纳米银溶液，其紫外-可见光吸收光谱图如图1所示；
4)对纳米银溶液进行冷冻干燥处理得到纳米银。

Claims (9)

1.一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，其特征是：在溶液体系中，利用黑米色素还原银离子制得纳米银。
2.根据权利要求1所述的一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，其特征在于，溶液体系主要由溶剂以及溶解在溶剂中的黑米色素和金属盐组成，金属盐为在所述溶剂中能电离出银离子的盐。
3.根据权利要求2所述的一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，其特征在于，溶液体系中还含有溶解在溶剂中的改性壳聚糖，改性壳聚糖为羧甲基壳聚糖和/或羧乙基壳聚糖。
4.根据权利要求3所述的一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，其特征在于，溶剂为水。
5.根据权利要求4所述的一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，其特征在于，金属盐为硝酸银。
6.根据权利要求5所述的一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，其特征在于，具体过程为：先将黑米色素水溶液、硝酸银和改性壳聚糖混合制得混合溶液，再将混合溶液在一定温度下保温一段时间。
7.根据权利要求6所述的一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，其特征在于，黑米色素水溶液的浓度为30～50mg/L，混合溶液中硝酸银和改性壳聚糖的浓度分别为0.03～0.08g/L和0.2～1.0g/L。
8.根据权利要求6所述的一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，其特征在于，黑米色素水溶液的制备方法为：将黑米洗净和烘干后加入水中，在60℃的温度条件下保温60min，再进行过滤和离心处理，再进行冷冻干燥和研磨得到黑米色素固态提取物，再将黑米色素固态提取物溶解在水中。
9.根据权利要求6所述的一种利用黑米色素绿色合成纳米银的方法，其特征在于，一定温度为40℃，一段时间为5～20min。
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