CN114505489A - 一种银纳米线的制备方法 - Google Patents

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庄桂生
王海波
李晓明
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Abstract

本发明涉及银纳米线制备技术领域，尤其涉及一种利用生物质来制备银纳米线的绿色方法。本发明的银纳米线制备方法，包括以下步骤：收集富含多糖的生物质，洗涤烘干；将生物质和银盐水溶液混合进行密闭水热反应；自然降温，分离反应产物，离心洗涤烘干，得到银纳米线。本发明以富含多糖的生物质为原料，利用多糖成分水解释放的小分子作为还原剂和控制剂，使银离子还原为银纳米晶，同时出现各向异性生长，最终形成银纳米线，提供了一种简单绿色的制备银纳米线的方法。

Description

一种银纳米线的制备方法
技术领域
本发明涉及银纳米线制备技术领域，尤其涉及一种利用生物质来制备银纳米线的绿色方法。
背景技术
近年来，低维纳米材料，尤其是一维材料，诸如纳米线、纳米纤维、纳米棒等，由于其独特的力学、电学、热学、光学等性能，被广泛应用于能源、催化、生物、电子等领域。其中，金属银纳米线因其出色的导电导热性能和抗菌特性，引起了人们极大的关注，其应用领域广泛，如表面增强拉曼光谱、柔性传感器、透明导电薄膜、生物医药等。
目前制备银纳米线的方法主要有两大类。一类是模板法，如多孔阳极氧化铝、碳纳米管等，采用这类方法优点是可以实现纳米线的形貌和尺寸严格控制，但是其成本高、产量有限，很难适应工业上的大规模生产。另一类采用较多的是非模板法，其典型代表是使用多元醇作为溶剂的湿化学还原法，但这些方法都不可避免的会加入各种化学试剂，诸如有机醇作为溶剂，PVP等有机分散剂或保护剂，以及卤化物或溴化物作为结构控制剂，其反应工艺复杂，成本高，同时环境友好性也较差。
因此，提供一种工艺简单、成本低廉的绿色方法来制备银纳米线，是本领域的一项技术问题。公开号为CN109909512A的中国发明专利提供了一种银纳米线及其绿色宏量制备方法，采用植物叶片为反应原料制备银纳米线，避免了分散剂和卤化剂等化学试剂的添加。但是植物叶片中富含木质素等高聚物，水解困难，起有效作用的成分低，在大规模生产高质量添加时存在体积过大的问题。
发明内容
针对以上技术问题，本发明提供一种以富含多糖的生物质为原料，来制备银纳米线的方法，工艺简单、成本低廉。
本发明采用以下技术方案：
一种银纳米线的制备方法，包括以下步骤：
(1)收集富含多糖的生物质，洗涤烘干；
(2)将生物质和银盐水溶液混合进行水热反应；
(3)自然降温，分离反应产物，离心洗涤烘干，得到银纳米线。
进一步的，富含多糖的生物质为马铃薯、紫薯、山药、莲藕、胡萝卜、白萝卜、苹果、梨子、香蕉、甘蔗中的一种或几种。
进一步的，银盐水溶液为硝酸银、乙酸银中一种或两种，浓度为0.01-10mg/mL。
进一步的，步骤(1)中将生物质切片，依次使用水、乙醇洗涤，在40-80℃下烘干。
进一步的，步骤(2)中生物质和银盐的质量比为0.01-5。
进一步的，水热反应的反应温度为110-500℃，反应时间1-24h。
进一步的，水热反应在体积为30mL-10L的反应釜中进行。
本发明还提供一种银纳米线，采用上述制备方法得到。
进一步的，该银纳米线的直径为30-1000nm，长度为3-60μm。
本发明的银纳米线的制备方法，具有以下有益效果：
(1)本发明的银纳米线的制备方法，以富含多糖的生物质为原料，利用多糖成分水解释放的小分子作为还原剂和控制剂，使银离子还原为银纳米晶，同时出现各向异性生长，最终形成银纳米线，提供了一种简单绿色的制备银纳米线的方法。
(2)本发明的银纳米线的制备方法，以富含多糖的生物质为原料，在该生物质中起有效作用的成分高，且相对于植物叶片等，其密度较大，使得较小的体积即可制备大量的银纳米线，适合大规模生产。
(3)本发明的银纳米线的制备方法，除了加入前驱体银盐外，不需要还原剂、控制剂、卤化物等任何化学试剂的添加，具有工艺简单、成本低廉、环境友好的特点。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明实施例1制备得到的银纳米线扫描电镜图；
图2为本发明实施例2制备得到的银纳米线扫描电镜图；
图3为本发明实施例3制备得到的银纳米线扫描电镜图；
图4为本发明实施例4制备得到的银纳米线扫描电镜图；
图5为本发明实施例5制备得到的银纳米线扫描电镜图；
图6为本发明实施例6制备得到的银纳米线扫描电镜图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种银纳米线的制备方法，包括以下步骤：
(1)收集马铃薯，切片，依次使用水、乙醇洗涤，置于45℃烘箱中过夜烘干；
(2)称取硝酸银2mg，溶于30mL水中，充分搅拌使其完全溶解；
(3)将上述硝酸银溶液转移至50mL反应釜中，加入10mg干燥过的马铃薯片；
(4)将上述反应釜密闭，置于水热烘箱中，设置反应温度110℃，反应时间24小时；
(5)待反应结束自然降温后，分离反应产物，离心洗涤烘干，得到银纳米线，其扫描电镜图如图1所示。
实施例2
一种银纳米线的制备方法，包括以下步骤：
(1)收集山药，切片，依次使用水、乙醇洗涤，置于50℃烘箱中过夜烘干；
(2)称取硝酸银150mg，溶于150mL水中，充分搅拌使其完全溶解；
(3)将上述硝酸银溶液转移至200mL反应釜中，加入10mg干燥过的山药片；
(4)将上述反应釜密闭，置于水热烘箱中，设置反应温度160℃，反应时间12小时；
(5)待反应结束自然降温后，分离反应产物，离心洗涤烘干，得到银纳米线，其扫描电镜图如图2所示。
实施例3
一种银纳米线的制备方法，包括以下步骤：
(1)收集莲藕，切片，依次使用水、乙醇洗涤，置于50℃烘箱中过夜烘干；
(2)称取硝酸银500mg，溶于300mL水中，充分搅拌使其完全溶解；
(3)将上述硝酸银溶液转移至500mL反应釜中，加入5mg干燥过的莲藕片；
(4)将上述反应釜密闭，置于水热烘箱中，设置反应温度200℃，反应时间8小时；
(5)待反应结束自然降温后，分离反应产物，离心洗涤烘干，得到银纳米线，其扫描电镜图如图3所示。
实施例4
一种银纳米线的制备方法，包括以下步骤：
(1)收集胡萝卜，切片，依次使用水、乙醇洗涤，置于80℃烘箱中过夜烘干；
(2)称取乙酸银800mg，溶于400mL水中，充分搅拌使其完全溶解；
(3)将上述乙酸银溶液转移至500mL反应釜中，加入100mg干燥过的胡萝卜片；
(4)将上述反应釜密闭，置于水热烘箱中，设置反应温度300℃，反应时间3小时；
(5)待反应结束自然降温后，分离反应产物，离心洗涤烘干，得到银纳米线，其扫描电镜图如图4所示。
实施例5
一种银纳米线的制备方法，包括以下步骤：
(1)收集苹果，切片，依次使用水、乙醇洗涤，置于70℃烘箱中过夜烘干；
(2)称取乙酸银1000mg，溶于800mL水中，充分搅拌使其完全溶解；
(3)将上述乙酸银溶液转移至1L反应釜中，加入50mg干燥过的苹果片；
(4)将上述反应釜密闭，置于水热烘箱中，设置反应温度500℃，反应时间3小时；
(5)待反应结束自然降温后，分离反应产物，离心洗涤烘干，得到银纳米线，其扫描电镜图如图5所示。
实施例6
一种银纳米线的制备方法，包括以下步骤：
(1)收集甘蔗，切片，依次使用水、乙醇洗涤，置于80℃烘箱中过夜烘干；
(2)称取乙酸银60g，溶于6L水中，充分搅拌使其完全溶解；
(3)将上述乙酸银溶液转移至10L反应釜中，加入25g干燥过的甘蔗片；
(4)将上述反应釜密闭，置于水热烘箱中，设置反应温度500℃，反应时间1小时；
(5)待反应结束自然降温后，分离反应产物，离心洗涤烘干，得到银纳米线，其扫描电镜图如图6所示。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (9)

1.一种银纳米线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)收集富含多糖的生物质，洗涤烘干；
(2)将生物质和银盐水溶液混合进行水热反应；
(3)自然降温，分离反应产物，离心洗涤烘干，得到银纳米线。
2.根据权利要求1所述的银纳米线的制备方法，其特征在于，所述富含多糖的生物质为马铃薯、紫薯、山药、莲藕、胡萝卜、白萝卜、苹果、梨子、香蕉、甘蔗中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的银纳米线的制备方法，其特征在于，所述银盐水溶液为硝酸银、乙酸银中一种或两种，浓度为0.01-10mg/mL。
4.根据权利要求1所述的银纳米线的制备方法，其特征在于，步骤(1)中将生物质切片，依次使用水、乙醇洗涤，在40-80℃下烘干。
5.根据权利要求1所述的银纳米线的制备方法，其特征在于，步骤(2)中生物质和银盐的质量比为0.01-5。
6.根据权利要求1所述的银纳米线的制备方法，其特征在于，所述水热反应的反应温度为110-500℃，反应时间1-24h。
7.根据权利要求1所述的银纳米线的制备方法，其特征在于，所述水热反应在体积为30mL-10L的反应釜中进行。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法得到的银纳米线。
9.根据权利要求8所述的纳米银线，其特征在于，所述纳米银线的直径为30-1000nm，长度为3-60μm。
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