一種納米銀溶膠的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米銀溶膠的制備方法，屬于納米材料領(lǐng)域。其技術(shù)方案為：將質(zhì)量摩爾濃度為0.01～1mol/L的硝酸銀溶液或銀氨溶液與質(zhì)量百分比為0.1%～1%的多聚賴氨酸水溶液以體積比1:10～1:50混合，在50～100℃的條件下攪拌反應(yīng)30～180min,獲得粒徑為10-100nm的納米銀溶膠。該制備過程符合“綠色化學(xué)”所提倡的應(yīng)用更安全的反應(yīng)試劑和反應(yīng)條件的原則，選用無毒、無害的多聚賴氨酸作為制備納米銀的還原劑和穩(wěn)定劑，以水為反應(yīng)介質(zhì)，制備工藝簡單，安全環(huán)保。
【專利說明】一種納米銀溶膠的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種納米銀溶膠的制備方法，屬于納米【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]銀是一種安全廣譜的抗菌材料，銀被納米化后其抗菌作用既具有納米材料的表面效應(yīng)和小尺寸效應(yīng)，又具有銀特有的抗菌、催化等特點，極少的納米銀就可產(chǎn)生強大的殺菌作用，在生物、醫(yī)療衛(wèi)生、催化、食品包裝與保鮮、塑料及紡織品整理等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用空間。納米銀的制備方法有物理法和化學(xué)法，其中化學(xué)法包括溶膠-凝膠法、電鍍法、氧化還原法和微乳液法等?；瘜W(xué)制備納米銀時，必須選擇合適的還原劑將銀離子還原為粒度為納米級的單質(zhì)銀，同時為了防止納米銀的團聚需要加入合適的穩(wěn)定劑阻止其團聚。典型的氧化還原法通常用水合肼、硼氫化鈉為還原劑，聚乙烯吡咯烷酮、殼聚糖、檸檬酸鈉等作為穩(wěn)定劑，制備過程復(fù)雜，往往需要使用多種化學(xué)試劑。大量還原劑和穩(wěn)定劑的使用對納米銀膠體的應(yīng)用安全性和納米銀的分離帶來問題，限制了其在生物、醫(yī)療、食品等領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，近年來選擇對環(huán)境和人體無害的還原劑和穩(wěn)定劑成為制備納米銀的一個研究熱點。薄麗麗等在《綠色簡單原位還原制備納米銀/聚乙二醇溶膠》一文中利用聚乙二醇作為環(huán)境友好型還原劑和分散劑，以水為反應(yīng)介質(zhì)，制備了納米銀/聚乙二醇復(fù)合溶膠；該文中制備的納米銀復(fù)合溶膠的熱穩(wěn)定性較差，在90°C納米銀顆粒團聚嚴(yán)重，從而限制了其在高溫時的應(yīng)用。
[0003]多聚賴氨酸是一種生物可降解大分子，具有良好的生物相容性，可以通過水解或酶解反應(yīng)將其降解為氨基酸，對生物無毒副作用，常在食品保鮮和細(xì)胞培養(yǎng)中使用。多聚賴氨酸分子結(jié)構(gòu)中含有大量亞氨基，可作為制備納米銀的還原劑；另外其大分子鏈呈無規(guī)卷曲或α-螺旋形，利用其大分子鏈的空間位阻效應(yīng)能阻礙納米銀顆粒間的接觸和團聚，又可以作為制備納米銀的穩(wěn)定劑。目前未見有采用多聚賴氨酸作為還原劑和穩(wěn)定劑用于納米銀溶膠制備的相關(guān)報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種具有高穩(wěn)定性的納米銀溶膠的制備方法，該方法采用多聚賴氨酸作為還原劑和穩(wěn)定劑，制備過程安全環(huán)保，工藝簡單。
[0005]解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:一種納米銀溶膠的制備方法，包括以下步驟:將質(zhì)量摩爾濃度為0.01?0.lmol/L的硝酸銀溶液或銀氨溶液與質(zhì)量百分比為0.1%?1%的多聚賴氨酸水溶液以體積比1:10?1:50混合，調(diào)節(jié)pH值在10?12之間，然后在50?100°C下攪拌反應(yīng)30?180min，獲得納米銀溶膠，其中納米銀粒徑為10-100nm。
[0006]所述的多聚賴氨酸的分子量大于3000Da。
[0007]所述的銀氨溶液為硝酸銀與質(zhì)量濃度為5%?20%的氨水、乙二胺或多乙烯多胺形成的絡(luò)合溶液。
[0008]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:調(diào)節(jié)pH值用試劑為氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的質(zhì)量摩爾濃度為lmol/L?3mol/L。
[0009]本發(fā)明的另一進(jìn)一步技術(shù)方案是:將硝酸銀溶液或銀氨溶液滴加于多聚賴氨酸水溶液中,邊滴加邊攪拌。
[0010]本發(fā)明制備過程符合“綠色化學(xué)”所提倡的應(yīng)用更安全的反應(yīng)試劑和反應(yīng)條件的原則，選用無毒、無害的多聚賴氨酸作為制備納米銀的還原劑和穩(wěn)定劑，以水為反應(yīng)介質(zhì)，制備工藝簡單，安全環(huán)保。其優(yōu)點表現(xiàn)為:
1.本發(fā)明利用多聚賴氨酸作為還原劑和穩(wěn)定劑，在水相中制備納米銀溶膠，避免了有機溶劑以及其它穩(wěn)定劑的使用，保證了納米銀膠體溶液的應(yīng)用安全性，可廣泛應(yīng)用于生物、醫(yī)療衛(wèi)生、紡織品、食品包裝等領(lǐng)域。
[0011]2.本發(fā)明制備工藝簡單，制備的納米銀溶膠表現(xiàn)出優(yōu)良的穩(wěn)定性，納米銀顆粒均勻分散性好，在抗菌應(yīng)用時具有高效抑菌的特點。
[0012]3.多聚賴氨酸富含陽離子，具有聚陽離子特征，對納米銀的抗菌效能有協(xié)同增效作用，在納米銀作為抗菌劑應(yīng)用時具有用量少、效率高的優(yōu)點。
[0013]下面，結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)特征作進(jìn)一步的說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為實施例1中制得納米銀溶膠稀釋一定倍數(shù)后測得的UV-Vis吸收光譜曲線圖。其中(a)為0.1%多聚賴氨酸溶液的UV-Vis吸收光譜曲線；(b)為多聚賴氨酸-納米銀溶膠的UV-Vis吸收光譜曲線。
[0015]圖2是實施例1中所制備納米銀的粒徑分布圖。
[0016]圖3是實施例3中所制備納米銀顆粒的TEM圖。

【具體實施方式】
[0017]實施例1:
取0.1g多聚賴氨酸溶解于10ml去離子水中,得到質(zhì)量百分比為0.1%的多聚賴氨酸水溶液；
配制lmol/L的硝酸銀溶液，然后滴加濃度為20%的氨水，直至最初產(chǎn)生的沉淀剛好溶解(氨水不過量)，得到銀氨溶液，稀釋至質(zhì)量摩爾濃度為0.05mol/L ；
將質(zhì)量摩爾濃度為0.05mol/L的銀氨溶液Iml滴加入50ml質(zhì)量百分比濃度為0.1%的多聚賴氨酸水溶液中，調(diào)節(jié)PH至11，在80°C攪拌反應(yīng)60min，獲得棕黃色的納米銀溶膠，其中納米銀粒徑為10-30nm。將制備的納米銀溶膠稀釋后測試UV-Vis光譜，結(jié)果如圖1所示；納米銀溶膠在420nm處出現(xiàn)了一個明顯的強吸收峰，此吸收峰為納米銀表面等離子共振吸收產(chǎn)生，說明反應(yīng)中有大量納米銀生成。測試納米銀溶膠的粒徑分布，結(jié)果如圖2所示，其平均粒徑約為18nm。
[0018]實施例2:
取0.5g多聚賴氨酸溶解于10ml去離子水中,得到質(zhì)量百分比為0.5%的多聚賴氨酸水溶液；
配制lmol/L的硝酸銀溶液，然后滴加濃度為10%的乙二胺，直至最初產(chǎn)生的沉淀剛好溶解(乙二胺不過量)，得到銀氨溶液，稀釋至質(zhì)量摩爾濃度為0.lmol/L ； 將質(zhì)量摩爾濃度為0.lmol/L的銀氨溶液Iml滴加入30ml質(zhì)量百分比濃度為0.5%的多聚賴氨酸水溶液中，調(diào)節(jié)PH至12，在60°C攪拌反應(yīng)120min，獲得棕褐色的納米銀溶膠，其中納米銀粒徑為10_30nm。
[0019]實施例3:
取0.1g多聚賴氨酸溶解于10ml去離子水中,得到質(zhì)量百分比為0.1%的多聚賴氨酸水溶液；
配制lmol/L的硝酸銀溶液，然后滴加濃度為10%的二乙烯三胺，直至最初產(chǎn)生的沉淀消失(二乙烯三胺不過量)，得到銀氨溶液，稀釋至質(zhì)量摩爾濃度為0.01mol/L ；
將質(zhì)量摩爾濃度為0.01mol/L的銀氨溶液Iml滴加入50ml質(zhì)量百分比濃度為0.1%的多聚賴氨酸水溶液中，調(diào)節(jié)PH至11.5，在100°C攪拌反應(yīng)30min，獲得納米銀溶膠，該溶膠呈現(xiàn)黃色。圖3為納米銀的TEM圖，從圖中可以看到納米銀顆?；緸榍蛐谓Y(jié)構(gòu)，粒徑約為20-30nm,納米銀顆粒分散均勻，無團聚現(xiàn)象。
[0020]實施例4:
取0.2g多聚賴氨酸溶解于10ml去離子水中,得到質(zhì)量百分比為0.2%的多聚賴氨酸水溶液；
配制lmol/L的硝酸銀溶液，稀釋至質(zhì)量摩爾濃度為0.05mol/L ；
將質(zhì)量摩爾濃度為0.05mol/L的硝酸銀溶液Iml滴加入50ml質(zhì)量百分比濃度為0.2%的多聚賴氨酸水溶液中，調(diào)節(jié)PH至11.5，在90°C攪拌反應(yīng)40min，獲得棕黃色的納米銀溶膠，其中納米銀粒徑為10-30nm。
[0021]本發(fā)明各實施例中，優(yōu)選采用分子量大于3000Da的多聚賴氨酸，有利于制備得到的納米銀溶膠的穩(wěn)定性。
[0022]本發(fā)明各實施例中，用于調(diào)節(jié)pH的物質(zhì)是質(zhì)量摩爾濃度為lmol/L?3mol/L的氫氧化鈉溶液。作為一種變換，用于調(diào)節(jié)pH的物質(zhì)還可以是其他濃度的堿溶液。
[0023]本發(fā)明中以多聚賴氨酸作為穩(wěn)定劑和還原劑，所制備的納米銀溶膠的熱穩(wěn)定性良好，100°C時納米銀溶膠未出現(xiàn)明顯團聚。
【權(quán)利要求】
1.一種納米銀溶膠的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:將質(zhì)量摩爾濃度為0.0l?0.lmol/L的硝酸銀溶液或銀氨溶液與質(zhì)量百分比為0.1%?1%的多聚賴氨酸水溶液以體積比1:10?1:50混合，調(diào)節(jié)pH值在10?12之間，然后在50?100°C下攪拌反應(yīng)30?180min，獲得納米銀溶膠，其中納米銀粒徑為10-100nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米銀溶膠的制備方法，其特征在于:所述的多聚賴氨酸的分子量大于3000Da。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種納米銀溶膠的制備方法，其特征在于:所述的銀氨溶液為硝酸銀與質(zhì)量濃度為5%?20%的氨水、乙二胺或多乙烯多胺形成的絡(luò)合溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種納米銀溶膠的制備方法，其特征在于:調(diào)節(jié)pH值用試劑為氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的質(zhì)量摩爾濃度為lmol/L?3mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種納米銀溶膠的制備方法，其特征在于:將硝酸銀溶液或銀氨溶液滴加于多聚賴氨酸水溶液中，邊滴加邊攪拌。
【文檔編號】B82Y40/00GK104148664SQ201410344102
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】岳新霞, 蔣芳, 黃繼偉 申請人:廣西科技大學(xué)