一种纳米银-海藻酸钠复合物的绿色合成方法
【专利摘要】本发明涉及一种纳米银-海藻酸钠复合物的绿色合成方法，包括如下步骤：1）配制不同浓度的氯金酸溶液与海藻酸钠溶液；2）将氯金酸溶液与海藻酸钠溶液混合，混合液中的氯金酸浓度为10-2-10-4mol/L，海藻酸钠的质量百分比浓度为1%-5%，磁力搅拌，混合均匀，调节混合液的PH值为8-12，得反应前驱体溶液；3）将步骤2）中所述反应前驱体溶液，置于恒温水浴锅中，温度控制在40℃-80℃，反应时间控制在5-30min，可控制备纳米金的粒径为2-100nm。本发明方法符合倡导的“绿色化学”要求，以可再生的生物质资源海藻酸钠作为还原剂和稳定剂，无需引入其它还原剂，且工艺简单、操作方便、能耗低，得到的纳米银-海藻酸钠复合物中纳米银尺寸可控、颜色各异，且在海藻酸钠中分散均匀、无团聚、产率高。
【专利说明】一种纳米银-海藻酸钠复合物的绿色合成方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属纳米材料制备【技术领域】，更具体的说，本发明涉及一种纳米 银-海藻酸钠复合物的绿色合成方法。
【背景技术】
[0002] 海藻酸钠 （sodium alginate,简称SA)是存在于褐藻类中的一类天然多糖，由 β-D-甘露糖醛酸（M)和α-L-古罗糖醛酸（G)通过（1- 4)糖苷键聚合而成。海藻酸钠 (SA)是一种水溶性高分子，无毒、无刺激性，是海洋中丰富的可再生资源，具有优良的生物 相容性，因而被公认是最有发展前途的可生物降解的高分子材料之一。另外，在印纺工业 中，海藻酸钠可作为活性染料的助染剂，是现代印染业的最佳的上浆剂和印花浆，已广泛应 用于棉、毛、丝、尼龙等各种织品的印花。在食品工业中，作为增稠剂、稳定剂、乳化剂，在医 疗行业中，可制作牙科印模料，止血海棉、止血纱布，止血薄膜，烫伤纱布，喷雾止血剂等。
[0003] 纳米银由于其良好的导电性，使其在微电子领域占有极其重要的地位。纳米银的 表面效应、量子尺寸效应等，使其还具有一些特殊的用途，如表面增强拉曼应用、医学应用 等。此外银作为抗菌剂具有悠久历史，对金黄色葡萄球菌、对大肠杆菌、绿脓杆菌、淋球菌、 沙眼衣原体等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭作用，而且不会产生耐药性。研究 表明，纳米银的粒径越小，杀菌或灭菌效果越好。
[0004] 目前纳米银的制备方法主要有物理气相蒸发凝集法、溅射法、激光高温燃烧法、机 械研磨法、电化学法、液相化学还原法以及光诱导法等。其中，液相化学还原法，因其设备 简单，操作方便，形貌和尺寸可控等特点成为低成本制备纳米银的主要方法。但是多数化 学法需要引入较多化学试剂，存在生产成本高、容易造成环境污染等问题。例如，申请号为 201310113404. 7的专利公开了一种纳米银海藻纤维的制备方法，其中以海藻多糖和可溶性 银盐制备纳米银前驱体一海藻酸银络合物，再通过化学还原法制备海藻酸钠基纳米银胶体 体系；另外，申请号为201310165016. 3和申请号为201310164865. 7等专利也分别公开了制 备纳米银-海藻酸钠溶胶的方法，都是通过在制备过程中添加还原剂，从而使银盐还原成 纳米银。
[0005] 本发明利用水热反应体系，仅利用自然界中可再生并易降解的海藻酸钠在常温或 低温下还原银离子，制备出了形貌和尺寸可控、颜色各异的纳米银-海藻酸钠水凝胶，该方 法未采用其他任何还原剂，绿色节能环保，目前还没有关于这方面的相关报道。
【发明内容】
[0006] 为克服现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种纳米银-海藻酸钠绿色 合成方法，以可再生的生物质资源海藻酸钠作为还原剂和稳定剂，无需引入其它任何化学 试剂，且工艺简单、操作方便、能耗低，得到尺寸可控的纳米银-海藻酸钠水凝胶，且纳米银 粒子分散均匀、无团聚、产率高。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种纳米银-海藻酸钠复合物的 绿色合成方法，包括如下步骤： 1) 配制不同浓度的硝酸银溶液与海藻酸钠（SA)溶液； 2) 将步骤1)中所述的硝酸银溶液与海藻酸钠溶液按一定比例混合，磁力搅拌，混合均 匀后，调节混合液的pH值，得反应前驱体溶液； 3) 将步骤2)中所述反应前驱体溶液，置于恒温水浴锅中，恒温反应一定时间后，收集所 得纳米银-海藻酸钠复合物，其中纳米银的粒径可以控制在2~100nm。
[0008] 优选地，步骤2)所述混合液中氯金酸（HAuC14)浓度为1(Γ2-1(Γ 4 mol/L。
[0009] 优选地，步骤2)所述混合液中海藻酸钠（SA)的质量百分比浓度为1%-5%。
[0010] 优选地，步骤2)所述混合液的PH值为8-12。
[0011] 优选地，步骤3)中所述恒温反应的温度为4(T80°C，反应时间为5-30min。
[0012] 优选地，所述的海藻酸钠优选从海藻或海带中提取。
[0013] 与现有技术相比，本发明的合成方法具有以下优点：（1)本发明使用的化学试剂 少，海藻酸钠在合成反应中既起到了还原剂的作用，还起到了稳定剂和分散剂的作用，无需 再使用其他任何还原、稳定、分散试剂，因此该方法工业化成本低；（2)海藻酸钠为自然界 中可再生与易降解的资源，整个合成反应不产生任何污染，符合倡导的"绿色化学"要求； (3)本发明方法无需高温高压反应釜，在4(T80°C条件下即可发生反应，低能环保，还可以通 过调节反应温度来缩短反应时间；（4)本发明方法工艺简单，易操作，纳米金的粒径可控， 产品的重复性和再现性高，有利于扩大生产；（5)本发明方法制备的纳米金颗粒粒径小，分 散性好，形状均一、且粒径分布窄、团聚程度低、稳定性好，有利于后续产业化应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是实施例1制得的纳米金及其紫外-可见光吸收光谱图。在图1中，横坐标 为波长（nm)，纵坐标为吸光度，最大吸收峰为408nm。
[0015] 图2是实施例1制得的纳米金粒子透射电镜图片。在图2中，标尺为20nm。
【具体实施方式】
[0016] 以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细介绍，但本发明的保护范 围并不局限于此： 实施例1 本实施例的一种纳米银-海藻酸钠复合物的绿色合成方法，其具体步骤如下： 1) 配制不同浓度的硝酸银溶液与海藻酸钠溶液； 2) 将硝酸银溶液与海藻酸钠溶液混合，混合液中的硝酸银浓度为ΙθΛιοΙ/L，海藻酸钠 的质量百分比浓度为1%，磁力搅拌后混合均匀，调节溶液pH值为10,得反应前驱体溶液； 3) 将步骤2)中所述反应前驱体溶液，置于40°C恒温水浴锅中反应30min，收集所得产 物，即可得黄色纳米银-海藻酸钠复合物，纳米银的粒径分布在5-20nm之间。
[0017] 实施例2 本实施例的一种纳米银-海藻酸钠复合物的绿色合成方法，其具体步骤如下： 1) 配制不同浓度的硝酸银溶液与海藻酸钠溶液； 2) 将硝酸银溶液与海藻酸钠溶液混合，混合液中的硝酸银浓度为l(T3m〇l/L，海藻酸 钠的质量百分比浓度为2. 5%，磁力搅拌后混合均匀，调节溶液pH值为10,得反应前驱体溶 液； 3)将步骤2)中所述反应前驱体溶液，置于80°C恒温水浴锅中反应5min，收集所得产 物，即可得黄色纳米银-海藻酸钠复合物，纳米银的粒径分布在5-20nm之间。
[0018] 实施例3 本实施例的一种纳米银-海藻酸钠复合物的绿色合成方法，其具体步骤如下： 1) 配制不同浓度的硝酸银溶液与海藻酸钠溶液； 2) 将硝酸银溶液与海藻酸钠溶液混合，混合液中的硝酸银浓度为l(T2m〇l/L，海藻酸 钠的质量百分比浓度为2. 5%，磁力搅拌后混合均匀，调节溶液pH值为12,得反应前驱体溶 液； 3) 将步骤2)中所述反应前驱体溶液，置于60°C恒温水浴锅中反应20min，收集所得产 物，即可得棕红色纳米银-海藻酸钠复合物，纳米银的粒径在70-100nm。
[0019] 实施例4 本实施例的一种纳米银-海藻酸钠复合物的绿色合成方法，其具体步骤如下： 1) 配制不同浓度的硝酸银溶液与海藻酸钠溶液； 2) 将硝酸银溶液与海藻酸钠溶液混合，混合液中的硝酸银浓度为l(T2m〇l/L，海藻酸钠 的质量百分比浓度为5%，磁力搅拌后混合均匀，调节溶液pH值为12,得反应前驱体溶液； 3) 将步骤2)中所述反应前驱体溶液，置于80°C恒温水浴锅中反应5min，收集所得产 物，即可得棕红色纳米银-海藻酸钠复合物，纳米银的粒径在70-100nm。
[0020] 实施例5 本实施例的一种纳米银-海藻酸钠复合物的绿色合成方法，其具体步骤如下： 1) 配制不同浓度的硝酸银溶液与海藻酸钠溶液； 2) 将硝酸银溶液与海藻酸钠溶液混合，混合液中的硝酸银浓度为l(T3m〇l/L，海藻酸钠 的质量百分比浓度为5%，磁力搅拌后混合均匀，调节溶液pH值为8,得反应前驱体溶液； 3) 将步骤2)中所述反应前驱体溶液，置于80°C恒温水浴锅中反应lOmin，收集所得产 物，即可得乳白色纳米银-海藻酸钠复合物，纳米银的粒径在2~5nm。
[0021] 实施例6 本实施例的一种纳米银-海藻酸钠复合物的绿色合成方法，其具体步骤如下： 1) 配制不同浓度的硝酸银溶液与海藻酸钠溶液； 2) 将硝酸银溶液与海藻酸钠溶液混合，混合液中的硝酸银浓度为ΙθΛιοΙ/L，海藻酸钠 的质量百分比浓度为2. 5%，磁力搅拌后混合均匀，调节溶液pH值为8,得反应前驱体溶液； 3) 将步骤2)中所述反应前驱体溶液，置于40°C恒温水浴锅中反应30min，收集所得产 物，即可得乳白色纳米银-海藻酸钠复合物，纳米银的粒径在2~5nm。
【权利要求】
1. 一种纳米银-海藻酸钠复合物的绿色合成方法，包括如下步骤： 1) 配制不同浓度的硝酸银溶液与海藻酸钠（SA)溶液； 2) 将步骤1)中所述的硝酸银溶液与海藻酸钠溶液按一定比例混合，磁力搅拌，混合均 匀后，调节混合液的pH值，得反应前驱体溶液； 3) 将步骤2)中所述反应前驱体溶液，置于恒温水浴锅中，恒温反应一定时间后，收集所 得纳米银-海藻酸钠复合物，可控制备-海藻酸钠中纳米银的粒径为2~100nm。
2. 根据权利要求1中所述的一种纳米银-海藻酸钠复合物的绿色合成方法，其特征在 于：步骤2)所述混合液中氯金酸（HAuC1 4)浓度为1(Γ2-1(Γ4 mol/L。
3. 根据权利要求1或2所述的一种纳米银-海藻酸钠复合物的绿色合成方法，其特征 在于：步骤2)所述混合液中海藻酸钠（SA)的质量百分比浓度为1%-5%。
4. 根据权利要求1或2所述的一种纳米银-海藻酸钠复合物的绿色合成方法，其特征 在于：步骤2)中所述混合液的PH值为8-12。
5. 根据权利要求4中所述的一种纳米银-海藻酸钠复合物的绿色合成方法，其特征在 于：步骤3)中所述恒温反应的温度为4(T80°C，反应时间为5-30min。
6. 根据权利要求5中所述的一种纳米银-海藻酸钠复合物的绿色合成方法，其特征在 于：所述步骤2)中加入的海藻酸钠优选为从海藻或海带中提取。
【文档编号】C08L5/04GK104194004SQ201410038654
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】刘慧宏, 王科特, 杨峰 申请人:武汉纺织大学