CN1730540A - 金属纳米粒子与多糖类聚合物复合材料的合成方法 - Google Patents

金属纳米粒子与多糖类聚合物复合材料的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种金属纳米粒子与多糖类聚合物复合材料的合成方法，由以下过程实现的：固相多糖类聚合物在液相金属盐的络合溶液中进行氧化还原反应：溶液中的金属离子，在还原剂的作用下还原成金属原子，与多糖类聚合物上的羟基相配位，并不断生长成原子簇或纳米级粒子，从而形成稳定的金属纳米粒子与多糖类聚合物的复合体。本发明能够大大提高多糖类聚合物的理化性能，改善了传统的多糖类聚合物的结构，提高了应用性能。如纤维素结构的复合材料制成的纺织品，具有广谱抗菌性，能吸收可见光、红外线和吸附气体，使多糖类聚合物的应用领域大大拓宽。

Description

金属纳米粒子与多糖类聚合物复合材料的合成方法
技术领域
本发明涉及一种金属纳米粒子与多糖类聚合物复合材料的合成方法。
背景技术
多糖类聚合物，尤其是纤维素结构的多糖类聚合物在使用中普遍存在综合性能不强，其应用受到很大的局限。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够大大提高多糖类聚合物，尤其是纤维素结构的多糖类聚合物性能的金属纳米粒子与多糖类聚合物复合材料的合成方法。
本发明是由以下过程实现的：
固相多糖类聚合物在液相金属盐的络合溶液中进行氧化还原反应：溶液中的金属离子(在化学式中用M表示，下同)，在还原剂(在化学式中用R-H表示，下同)的作用下还原成金属原子，与多糖类聚合物上的羟基相配位，并不断生长成原子簇或纳米级粒子，从而形成稳定的金属纳米粒子与多糖类聚合物的复合体，其工艺过程如下：
a.按以下重量比例配制基础工作液：
在每1000g水中溶解
金属盐0.5～150g，
络合剂2～300g，
还原剂0.1～100g，
碱4～150g，
镍粉0.1～15g，
重金属盐0.01～1g，
b.将多糖类聚合物按重量的1∶5～1∶200的比例投入基础工作液中，温度控制在-5～80℃，持续时间大于7小时；
c.多糖类聚合物在金属盐的络合溶液中进行如下氧化还原反应：
还原剂在碱性条件下脱氢放出氢负离子[H-]：
金属离子M被还原，金属络合离子(在化学式中用MEDTA表示，下同)与氢负离子[H-]形成金属型氢化物：
金属型氢化物[H·M·H]与多糖类聚合物的羟基发生配位脱氢的还原反应：
与多糖类聚合物配位的金属原子不断生长形成原子簇或纳米级金属微粒，形成稳定的复合材料：
d.合成结束将上述的复合材料反复进行水洗和皂洗至洗涤液无色透明为止；
e.在80～120℃温度下烘干至含水量低于10％。
即得到本发明的金属纳米粒子与多糖类聚合物复合材料。
上述的多糖类聚合物为纤维素、淀粉、或壳聚糖及其延伸产品纱、布或粉沫状纤维素，其分子式为：
[C6H7O2(OH)3]n和[C6H7O2(OH)2-NH2]n。
所述的金属盐为：
铜Cu、或镍Ni、或钴Co、或铁Fe的水溶性二价无机或有机盐中的一种。
所述的络合剂为含有1个或2个以上的如下配位基团的水溶或碱溶性化合物中的一种或几种：
羟基(-OH)、羧基(-COOH)、醚(-O-)、醛酮(-C＝O)、
胺基(-NH2)、铵(-NH4)、硫醇(-SH)、硫醚(-S-)、
硫醛(-C＝S)、二硫代羧酸(S＝C-SH)、磷酸基[-PHO(OH)]、
膦酸基[-PO(OH)2]。
所述的还原剂为下列中的一种或几种：
甲醛(HCHO)；乙醛酸(CHOCOOH)；碱金属的次磷酸盐：次磷酸钠(NaH2PO2)，次磷酸钾(KH2PO2)；碱金属的硼氢化物：硼氢化钠(NaBH4)，硼氢化钾(KBH4)；二甲基胺硼烷(CH3)2NHBH3；二乙基胺硼烷(C2H5)2NHBH3；肼(H2N-NH2)。
所述的碱为：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵的一种，或者为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵中的一种与碳酸盐的复配。
在上述的基础工作液中还可加入下列的一种或几种作为辅助剂：
硅油0.3～1g；镍粉0.1～5g；钯粉0.01～1g；醋酸铅0.01～0.5g。
本发明能够大大提高多糖类聚合物的理化性能，改善了传统的多糖类聚合物的结构，提高了应用性能。如纤维素结构的复合材料制成的纺织品，具有广谱抗菌性，能吸收可见光、红外线和吸附气体，使多糖类聚合物的应用领域大大拓宽。
具体实施方式
表一：实施例1～5
表二：实施例6～10
Figure A20051008589400091
表三：实施例11～15
Figure A20051008589400101
表四：实施例16～20
Figure A20051008589400111

Claims (7)

1、一种金属纳米粒子与多糖类聚合物复合材料的合成方法，其特征在于由以下过程实现的：
固相多糖类聚合物在液相金属盐的络合溶液中进行氧化还原反应：溶液中的金属离子(在化学式中用M表示，下同)，在还原剂(在化学式中用R-H表示，下同)的作用下还原成金属原子，与多糖类聚合物上的羟基相配位，并不断生长成原子簇或纳米级粒子，从而形成稳定的金属纳米粒子与多糖类聚合物的复合体，其工艺过程如下：
a.按以下重量比例配制基础工作液：
在每1000g水中溶解
金属盐0.5～150g，
络合剂2～300g，
还原剂0.1～100g，
碱4～150g，
镍粉0.1～15g，
重金属盐0.01～1g，
b.将多糖类聚合物按重量的1∶5～1∶200的比例投入基础工作液中，温度控制在-5～80℃，持续时间大于7小时；
c.多糖类聚合物在金属盐的络合溶液中进行如下氧化还原反应：
还原剂在碱性条件下脱氢放出氢负离子[H-]：
金属离子M被还原，金属络合离子(在化学式中用MEDTA表示，下同)与氢负离子[H-]形成金属型氢化物：
金属型氢化物[H·M·H]与多糖类聚合物的羟基发生配位脱氢的还原反应：
Figure A2005100858940002C1
与多糖类聚合物配位的金属原子不断生长形成原子簇或纳米级金属微粒，形成稳定的复合材料：
Figure A2005100858940003C1
d.合成结束将上述的复合材料反复进行水洗和皂洗至洗涤液无色透明为止；
e.在80～120℃温度下烘干至含水量低于10％，
即得到本发明的金属纳米粒子与多糖类聚合物复合材料。
2、如权利要求1所述的金属纳米粒子与多糖类聚合物复合材料的合成方法，其特征在于所述的多糖类聚合物为纤维素、淀粉、或壳聚糖及其延伸产品纱、布或粉沫状纤维素，其分子式为：
[C6H7O2(OH)3]n和[C6H7O2(OH)2-NH2]n。
3、如权利要求1所述的金属纳米粒子与多糖类聚合物复合材料的合成方法，其特征在于所述的金属盐为：
铜Cu、或镍Ni、或钴Co、或铁Fe的水溶性二价无机或有机盐中的一种。
4、如权利要求1所述的金属纳米粒子与多糖类聚合物复合材料的合成方法，其特征在于所述的络合剂为含有1个或2个以上的如下配位基团的水溶或碱溶性化合物中的一种或几种：
羟基(-OH)、羧基(-COOH)、醚(-O-)、醛酮
Figure A2005100858940003C2
胺基(-NH2)、铵(-NH4)、硫醇(-SH)、硫醚(-S-)、硫醛 二硫代羧酸 磷酸基[-PHO(OH)]、膦酸基[-PO(OH)2]。
5、如权利要求1所述的金属纳米粒子与多糖类聚合物复合材料的合成方法，其特征在于所述的还原剂为下列的一种或几种：
甲醛(HCHO)；乙醛酸(CHOCOOH)；碱金属的次磷酸盐：次磷酸钠(NaH2PO2)，次磷酸钾(KH2PO2)；碱金属的硼氢化物：硼氢化钠(NaBH4)，硼氢化钾(KBH4)；二甲基胺硼烷(CH3)2NHBH3；二乙基胺硼烷(C2H5)2NHBH3；肼(H2N-NH2)。
6、如权利要求1所述的金属纳米粒子与多糖类聚合物复合材料的合成方法，其特征在于所述的碱为：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵的一种，或者为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵中的一种与碳酸盐的复配。
7、如权利要求1所述的金属纳米粒子与多糖类聚合物复合材料的合成方法，其特征在于所述的基础工作液中还加入下列的一种或几种作为辅助剂：
硅油0.3～1g；镍粉0.1～5g；钯粉0.01～1g；醋酸铅0.01～0.5g。
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