專利名稱:一種在含纖維素材料上負(fù)載銀納米顆粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及ー種在含纖維素材料上負(fù)載銀納米顆粒的方法,屬于無機(jī)納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
納米銀對大腸桿菌、淋球菌、沙眼衣原體等數(shù)十種致病微生物都有強(qiáng)烈的抑制和殺滅作用,而且不會產(chǎn)生耐藥性,可廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)、紡織服飾、水果保鮮、食品衛(wèi)生等領(lǐng)域。銀納米材料也是表面增強(qiáng)拉曼散射效果最好的金屬,銀性能穩(wěn)定,不容易被氧化。纖維素是重要的造紙原料。此外,以纖維素為原料的產(chǎn)品也廣泛用于紡織、醫(yī)藥衛(wèi)生、及科研器材等方面。然而,植物纖維極易吸附各種來自人體的分泌物、剝離物,成為細(xì)菌的營養(yǎng)源, 在各種含纖維素材料的制造,儲藏或使用中極易沾染細(xì)菌,使得它在某些范圍內(nèi)的應(yīng)用受到局限。將納米銀負(fù)載在含纖維素材料上,使其具備抗菌性能,可以使微生物體內(nèi)的酶變性失活,使其代謝受阻,抑制微生物的生長繁殖。含纖維素的抗菌材料由于其可燃燒、易降解等特點而更為環(huán)保,具有更廣泛的潛在應(yīng)用。目前在材料表面負(fù)載納米銀的方法主要有表面涂布,噴灑或物理吸附等方法。這些制備方法需要提前制備納米銀,然后進(jìn)行負(fù)載,操作步驟繁瑣,制作也較為費(fèi)吋。中國專利CN 101586309A (申請?zhí)?00910087235. 8)公開了ー種原位復(fù)合單質(zhì)納米銀的細(xì)菌纖維素膜的制備方法,通過銀氨溶液同含醛基化學(xué)試劑的反應(yīng)在其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中原位生成銀單質(zhì)納米顆粒,該專利是基于銀鏡反應(yīng)的原位合成,要求材料表面潔凈才能更好地負(fù)載銀,這樣就需要對材料表面進(jìn)行預(yù)處理且制備方法操作步驟繁瑣。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供ー種在含纖維素材料上負(fù)載銀納米顆粒的方法。本發(fā)明利用纖維素本身在堿性加熱條件下可以還原銀氨溶液,實現(xiàn)了納米銀在纖維上的原位生長。這種一歩法負(fù)載納米銀的方法操作簡單,而且納米銀尺寸及分布均勻,所用的原料價格便宜,制作エ藝簡單,易于推廣。本發(fā)明的技術(shù)方案如下ー種在含纖維素材料上負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟如下I)稱取O. 01-10毫摩爾ー價銀鹽溶于10-500毫升水或10-500毫升こ醇中或10-500毫升水與こ醇的混合液中,調(diào)節(jié)PH為8-12,加入氨水至溶液中沉淀恰好溶解,得到銀氨溶液;所述水與こ醇的混合液中水與こ醇的體積比為(O. I 10) 1 ;2)將含纖維素材料浸泡在步驟I)制備的銀氨溶液中,在30°C -100°c水浴中反應(yīng)10分鐘-24小時,反應(yīng)結(jié)束含纖維素材料表面負(fù)載銀納米顆粒;3)將步驟2)所得的表面負(fù)載銀納米顆粒的含纖維素材料用水或こ醇清洗,在空氣中晾干。
步驟I)所述的ー價銀鹽為硝酸銀、こ酸銀、高氯酸銀、磷酸銀中的ー種。步驟2)所述的含纖維素材料為棉質(zhì)材料、紙質(zhì)材料中的ー種;所述的棉質(zhì)材料為棉花、脫脂棉、粘膠纖維、棉紗、棉與棉型化纖混紡紗線織成的織品中的ー種;所述的紙質(zhì)材料為濾紙、衛(wèi)生紙、包裝紙、打印紙中的ー種。優(yōu)選的,所述步驟2)中水浴反應(yīng)溫度為50_80°C。本發(fā)明的創(chuàng)新點在于利用纖維素本身在堿性加熱條件下可以還原銀氨溶液,實現(xiàn)納米銀在纖維上的原位生長。這種一歩法負(fù)載納米銀的方法操作簡單,而且納米銀尺寸及分布均勻,所用的原料價格便宜,制作エ藝簡單,易于推廣。產(chǎn)物的物相通過X光衍射譜(XRD )測試,采用Bruker D8X-射線衍 射儀以Cu_K α射線(波長λ= !.54178 Α)為衍射光源對產(chǎn)物作X光衍射分析。產(chǎn)物的形貌通過掃描電子顯微鏡照片(SEM)顯示,采用JEOL JSM-7600F冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡,加速電壓為5. OkV。本發(fā)明利用纖維素富含羥基的結(jié)構(gòu),以纖維素為還原劑,在堿性加熱的條件下實現(xiàn)了納米銀在纖維上的原位生長。該反應(yīng)操作簡單,反應(yīng)易控,重復(fù)性好,無污染,原料低廉,易于大規(guī)模生產(chǎn)。所得的負(fù)載納米銀的纖維素材料,納米銀尺寸及分布均勻,附著牢固,可以廣泛應(yīng)用于抗菌包裝紙、醫(yī)護(hù)殺菌用品、婦女用紙等。在含纖維素材料上負(fù)載的納米銀具有非常高而且穩(wěn)定的增強(qiáng)效果,也可以用于表面增強(qiáng)拉曼光譜基底。
圖I是本發(fā)明實施例I制備的表面負(fù)載納米銀的含纖維素材料的X射線衍射譜(XRD)0圖2是本發(fā)明實施例I制備的表面負(fù)載納米銀的含纖維素材料的掃描電子顯微鏡照片(SEM)。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)ー步說明,但不限于此。 以下實施例所用原料均為市購產(chǎn)品,分析純。以下實施例制備的含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒通過X射線衍射譜(XRD)測試,采用Bruker D8X-射線衍射儀以Cu-K α射線(波長λ= 1.54178 Α)為衍射光源對產(chǎn)物作X光衍射分析。產(chǎn)物的形貌通過掃描電子顯微鏡照片(SEM)顯示,采用JEOL JSM-7600F冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡,加速電壓為5. OkV。實施例I :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟如下I)稱取O. 4毫摩爾硝酸銀溶于40毫升水中,用氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH為10,加入氨水至沉淀剛好溶解,得銀氨溶液;2)將O. 5克濾紙浸泡入步驟I)制備的銀氨溶液中,70°C水浴條件下反應(yīng)60分鐘,反應(yīng)結(jié)束含纖維素材料表面負(fù)載銀納米顆粒;3)將步驟2)所得的表面負(fù)載銀納米顆粒的含纖維素材料用水清洗,在空氣中晾干。實施例2 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是用こ酸銀代替硝酸銀。實施例3 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是用高氯酸銀代替硝酸銀。實施例4 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是用磷酸銀代替硝酸銀。實施例5 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是反應(yīng)時間為10分鐘。實施例6 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是反應(yīng)時間為20分鐘。實施例7 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是反應(yīng)時間為30分鐘。
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實施例8 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是反應(yīng)時間為40分鐘。實施例9 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是反應(yīng)時間為50分鐘。實施例10 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是反應(yīng)時間為60分鐘。實施例11 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是反應(yīng)溫度為50°C,反應(yīng)時間為10小時。實施例12 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是反應(yīng)溫度為60°C,反應(yīng)時間為5小吋。實施例13 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是反應(yīng)溫度為80°C。實施例14 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是硝酸銀溶于500毫升こ醇中。實施例15 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是用O. 08毫摩爾硝酸銀,調(diào)節(jié)PH為9。實施例16 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是硝酸銀溶于100毫升水及10毫升こ醇的混合溶液中。實施例17 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是用O. 20毫摩爾硝酸銀,調(diào)節(jié)PH為11。實施例18 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是用O. 24毫摩爾硝酸銀,調(diào)節(jié)PH為12。實施例19 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是用O. 32毫摩爾硝酸銀,調(diào)節(jié)PH為8。實施例20 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是硝酸銀溶于100毫升水中。實施例21 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是硝酸銀溶于100毫升こ醇和10毫升水的混合溶液中。
實施例22 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是用O. 01毫摩爾硝酸銀,反應(yīng)時間為24小吋。實施例23 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是用O. 02毫摩爾硝酸銀,反應(yīng)時間為10小吋。實施例24 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是用O. 04毫摩爾硝酸銀,反應(yīng)時間為5小吋。實施例25 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例15,不同之處是反應(yīng)時間為10分鐘。 實施例26 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例15,不同之處是反應(yīng)時間為20分鐘。實施例27 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例15,不同之處是反應(yīng)時間為30分鐘。實施例28 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例15,不同之處是反應(yīng)時間為40分鐘。實施例29 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例15,不同之處是反應(yīng)時間為50分鐘。實施例30 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是硝酸銀溶于100毫升こ醇。實施例31 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是用I毫摩爾硝酸銀。實施例32 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是用5毫摩爾硝酸銀,反應(yīng)時間為30分鐘。實施例33 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是用10毫摩爾硝酸銀,反應(yīng)時間為10分鐘。實施例34 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是硝酸銀溶于500毫升水。實施例35 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例17,不同之處是反應(yīng)時間為10分鐘。實施例36 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例17,不同之處是反應(yīng)時間為20分鐘。實施例37 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例17,不同之處是反應(yīng)時間為30分鐘。實施例38 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例17,不同之處是反應(yīng)時間為40分鐘。實施例39 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例17,不同之處是反應(yīng)時間為50分鐘。實施例40 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例18,不同之處是反應(yīng)時間為10分鐘。實施例41 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例18,不同之處是反應(yīng)時間為20分鐘。實施例42 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例18,不同之處是反應(yīng)時間為30分鐘。實施例43 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例18,不同之處是反應(yīng)時間為40分鐘。實施例44 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例18,不同之處是反應(yīng)時間為50分鐘。實施例45 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例19,不同之處是反應(yīng)時間為10分鐘。實施例46 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例19,不同之處是反 應(yīng)時間為20分鐘。實施例47 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例19,不同之處是反應(yīng)時間為30分鐘。實施例48 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例19,不同之處是反應(yīng)時間為40分鐘。實施例49 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例19,不同之處是反應(yīng)時間為50分鐘。實施例50 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是用打印紙代替濾紙。實施例51 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是用衛(wèi)生紙代替濾紙。實施例52 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是用脫脂棉代替濾紙。實施例53 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例22,不同之處是反應(yīng)溫度為50°C。實施例54 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例22,不同之處是反應(yīng)溫度為60°C。實施例55 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例22,不同之處是反應(yīng)溫度為80°C。實施例56 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例15,不同之處是反應(yīng)溫度為50°C。實施例57 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例15,不同之處是反應(yīng)溫度為60°C。實施例58 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例15,不同之處是反應(yīng)溫度為80°C。實施例59 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例33,不同之處是反應(yīng)溫度為50°C。實施例60 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例33,不同之處是反應(yīng)溫度為60°C。
實施例61 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例33,不同之處是反應(yīng)溫度為80°C。實施例62 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例17,不同之處是反應(yīng)溫度為50°C。實施例63 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例17,不同之處是反應(yīng)溫度為60°C。實施例64 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例17,不同之處是反應(yīng)溫度為80°C。實施例65 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例18,不同之處是反應(yīng)溫度為50°C。 實施例66 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例18,不同之處是反應(yīng)溫度為60°C。實施例67 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例18,不同之處是反應(yīng)溫度為80°C。實施例68 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例19,不同之處是反應(yīng)溫度為50°C。實施例69 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例19,不同之處是反應(yīng)溫度為60°C。實施例70 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例19,不同之處是反應(yīng)溫度為80°C。實施例71 :含纖維素材料負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟同實例1,不同之處是硝酸銀溶于250毫升水和250毫升こ醇的混合溶液中。
權(quán)利要求
1.一種在含纖維素材料上負(fù)載銀納米顆粒的方法,步驟如下 1)稱取0.01-10毫摩爾一價銀鹽溶于10-500毫升水或10-500毫升乙醇中或10-500毫升水與乙醇的混合液中,調(diào)節(jié)PH為8-12,加入氨水至溶液中沉淀恰好溶解,得到銀氨溶液;所述水與乙醇的混合液中水與乙醇的體積比為(0. I 10) 1 ; 2)將含纖維素材料浸泡在步驟I)制備的銀氨溶液中,在30°C-100°C水浴中反應(yīng)10分鐘-24小時,反應(yīng)結(jié)束含纖維素材料表面負(fù)載銀納米顆粒; 3)將步驟2)所得的表面負(fù)載銀納米顆粒的含纖維素材料用水或乙醇清洗,在空氣中晾干。
2.如權(quán)利要求I所述的一種在含纖維素材料上負(fù)載銀納米顆粒的方法,其特征在于,所述步驟I)中的一價銀鹽為硝酸銀、乙酸銀、高氯酸銀、磷酸銀中的一種。
3.如權(quán)利要求I所述的一種在含纖維素材料上負(fù)載銀納米顆粒的方法,其特征在于,所述步驟2)中的含纖維素材料為棉質(zhì)材料、紙質(zhì)材料中的一種;所述的棉質(zhì)材料為棉花、脫脂棉、粘膠纖維、棉紗、棉與棉型化纖混紡紗線織成的織品中的一種;所述的紙質(zhì)材料為濾紙、衛(wèi)生紙、包裝紙、打印紙中的一種。
4.如權(quán)利要求I所述的一種在含纖維素材料上負(fù)載銀納米顆粒的方法,其特征在于,所述步驟2)中水浴反應(yīng)溫度為50-80°C。
全文摘要
一種在含纖維素材料上負(fù)載銀納米顆粒的方法,屬于無機(jī)納米材料制備領(lǐng)域。本發(fā)明利用纖維素富含羥基的結(jié)構(gòu),以纖維素為還原劑,在加熱的條件下實現(xiàn)了納米銀在纖維上的原位生長。該反應(yīng)操作簡單,反應(yīng)易控,重復(fù)性好,無污染,原料低廉,易于大規(guī)模生產(chǎn)。所得的負(fù)載納米銀的纖維素材料,納米銀尺寸及分布均勻,附著牢固,可以廣泛應(yīng)用于抗菌包裝紙、醫(yī)護(hù)殺菌用品、婦女用紙等。在含纖維素材料上負(fù)載的納米銀具有非常高而且穩(wěn)定的增強(qiáng)效果,也可以用于表面增強(qiáng)拉曼光譜基底。
文檔編號D21H21/36GK102677454SQ201210184589
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者占金華, 孟艷靜, 來永超, 趙全芹 申請人:山東大學(xué)