一种采用香蕉果肉提取物制备尺寸小于5nm纳米金的方法与流程

本发明涉及一种纳米金颗粒的制备方法，尤其涉及一种绿色的粒径小于5nm的纳米金颗粒的制备方法。

背景技术：

纳米金颗粒具有超小颗粒尺寸、较大比表面积的特点，在电子、光学、热化学及催化剂领域均具有较高的活性，受到物理、化学、生物、制药及材料等众多学科的关注，并衍生出催化剂、生物标记、药物、基因输送、组织工程以及光电子等学科的应用研究。

纳米金颗粒，又名胶体金，因其状态稳定、无毒及良好的生物相容性，成为应用前景最为广泛的一类贵金属纳米颗粒，吸引了众多旨在控制纳米金颗粒尺寸及形态的研究。目前，通过化学药剂合成方法，已有多种具有不同尺寸(1.0-50nm)及形状(圆形、六边形、三角形和杆状等)的不同纳米金属颗粒被制备出来，用以进行相关应用研究(A.Leifert,Y.Pan-Bartnek,U.Simon and W.Jahnen-Dechent,Nanoscale,2013,5,6224-6242)。

可控纳米金的合成是一个在金离子的氧化还原反应中，如何选择合适还原剂并在适当时机加入合适保护剂以控制纳米金颗粒生长并保护已经生成纳米金颗粒的过程。目前，多数研究采用化学药剂作为还原剂及保护剂，例如硼氢化钠、联氨、三乙胺等(D.Christophe,G.Sylvain,R.Jaime,eta.,Chem.Commun,2014,50,14194-14196；T.K.Mandal,M.S.Fleming,and D.R.Walt,Nano.Lett.,2002,2,3-7)。

但是，由于上述物质的化学毒性，限制了纳米金在一些特定领域如医学、制药等方面的应用。作为一种在癌症治疗、药物输送等领域具有广泛前景的物质，如何采用无毒无害物质进行尺寸及形态可控的绿色制备是目前纳米金制备研究首要解决的问题。

采用含有天然还原剂的植物不同组织(根、茎、叶及果实)提取物作为制备纳米金颗粒的绿色还原剂及稳定剂来源制备纳米金颗粒，具有绿色无毒、制备快速、步骤简单、产物稳定等特点，是目前绿色纳米金颗粒制备的主要发展方向。但由于采用此方法对所合成纳米金颗粒的形状及大小缺乏足够可控性，限制了其在更大范围的推广和应用。目前，国内外研究中所采用的绿色纳米金制备方法(P.Dauthal,and M.Mukhopadhyay,Biotechnol.,2016,6,118；T.Y.Suman,S.R.Radhika Rajasree,R.Ramkumar,C.Rajthilak,and P.Perumal,Spectrochim..Acta Part A:Molecular and Biomolecular Spectroscopy,2014,118,11-16；K.Krishnaswamy,H.Vali,and V.Orsat,J.Food Eng.,2014,142,210-220；S.A.Wadhwani,U.U.Shedbalkar,R.Singh,M.S.Karve,B.A.Chopade,World J.Microbiol.Biotechnol.,2014,30,2723-2731；J.Chou,X.Li,Y.Yin,and N.Indrisek,Intern.J.Environ.Anal.Chem.,2015,95,531–541；S.Iravani,Green Chem.,2011,13,2638-2650)主要具备以下共同点：①反应温度升高对纳米金颗粒的生成具有促进作用；②溶液pH值的升高会阻碍金离子还原成为纳米金颗粒；③尚未有采用绿色方法合成纳米金颗粒小于5nm的相关研究报道。

基于以上特点，现有绿色制备纳米金颗粒的方法大多通过改变还原剂、控制反应温度及反应初始条件(pH值等)，如CN 104070179A、CN 10358643A等所述方法，以达到控制纳米金颗粒尺寸大小的目的，氢氧化钠在现有制备方法中仅作为反应开始前溶液pH值调节剂或纳米金稳定性实验的干扰因素之一。尚未有研究通过绿色制备方法获得粒径小于5nm且分布均一的纳米金颗粒，亦未有有关氢氧化钠在纳米金制备过程中控制反应进程作用的相关研究结果。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种利用香蕉果肉提取物作为还原剂，通过控制氢氧化钠的加入时间制备粒径小于5nm的纳米金的方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：将香蕉果肉提取物和氯金酸水溶液分别在沸水浴中预热至96～100℃后，将香蕉果肉提取物加入到氯金酸水溶液中，在沸水浴中继续加热5～30秒，然后加入0.2mol/L氢氧化钠水溶液，在沸水浴中再加热5～10分钟，控制反应体系中氯金酸的浓度为0.4～0.5mmol/L、香蕉果肉提取物的加入量为反应体系总体积的5％～10％、氢氧化钠水溶液的加入量为反应体系总体积的0.3％～7％，得到粒径小于5nm的纳米金颗粒溶液。

上述制备方法中，优选控制香蕉果肉提取物的加入量为反应体系总体积的6％～7％。

上述制备方法中，进一步优选控制氢氧化钠水溶液的加入量为反应体系总体积的0.5％～5％。

上述香蕉果肉提取物的制备方法为：将新鲜香蕉去皮后，果肉与去离子水按照质量比2:1混合后，充分搅拌成糊状液体，离心分离，取上清液(如需要可进行二次离心提取上清液过程)，即得到香蕉果肉提取物。

本发明的有益效果如下：

1、本发明采用香蕉果肉提取物作为天然绿色还原剂制备纳米金，绿色环保，步骤简单、合成速度快、合成过程中无有害物质参与。

2、本发明通过氢氧化钠对纳米金生成反应进程进行控制，有效降低了制备纳米金颗粒的尺寸，合成了分散性好、粒径均一且尺寸范围在1.5～4.9nm的球形纳米金颗粒。

3、采用本发明方法获得的纳米金颗粒稳定性较好，3个月后仍保持原有粒径及分散度，并能够在盐溶液中保持原有粒径及分散度达5天以上，且无需额外添加稳定剂，降低了纳米金的制备成本。

附图说明

图1是实施例1制备的粒径2.0±0.5nm的纳米金颗粒的透射电子显微镜图。

图2是实施例1制备的粒径2.0±0.5nm纳米金颗粒溶液室温静置3个月后的透射电子显微镜图。

图3是实施例1制备的粒径2.0±0.5nm纳米金颗粒溶液中加入氯化钠后室温静置5天的透射电子显微镜图。

图4是实施例2制备的粒径3.1±1.3nm的纳米金颗粒透射电子显微镜图。

图5是实施例2制备的粒径3.1±1.3nm纳米金颗粒溶液室温静置3个月后的透射电子显微镜图。

图6是实施例2制备的粒径3.1±1.3nm纳米金颗粒溶液中加入氯化钠后室温静置5天的透射电子显微镜图。

图7是实施例3制备的粒径2.6±0.8nm纳米金颗粒透射电子显微镜图。

图8是实施例3制备的粒径2.6±0.8nm纳米金颗粒溶液室温静置3个月后的透射电子显微镜图。

图9是实施例3制备的粒径2.6±0.8nm纳米金颗粒溶液中加入氯化钠后室温静置5天的透射电子显微镜图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

下面实施例中的香蕉果肉提取物的制备方法为：将新鲜香蕉去皮后，果肉与去离子水按照质量比2:1混合，充分搅拌成糊状液体，用离心机12000r/min离心5min后，取上清液，即得到香蕉果肉提取物。

实施例1

将0.75mL 2mmol/L氯酸金水溶液加入1.91mL去离子水中，然后将该溶液和0.2mL香蕉果肉提取物分别在沸水浴中搅拌预热至96～100℃，将预热后的香蕉果肉提取物加入预热后的氯酸金水溶液中，在沸水浴中继续搅拌加热5秒，然后迅速加入0.14mL 0.2mol/L氢氧化钠水溶液，在沸水浴中再加热搅拌5分钟，得到粒径为2.0±0.5nm的球形纳米金颗粒溶液3.00mL(见图1)。

将制备好的纳米金颗粒溶液于室温静置3个月后，通过投射电子显微镜对溶液中纳米金颗粒粒径及分布情况进行表征，结果见图2。由图可见，本发明方法制备的2.0±0.5nm纳米金颗粒稳定性较好，3个月后仍保持原有粒径及分散度。

向制备好的纳米金颗粒溶液中加入氯化钠，调整氯化钠的浓度为2mmol/L，于室温静置5天，通过透射电子显微镜对溶液中纳米金颗粒粒径及分布情况进行表征，结果见图3。由图可见，本发明方法制备的2.0±0.5nm纳米金颗粒稳定性较好，能够在盐溶液中保持原有粒径及分散度达5天以上。

实施例2

将0.75mL 2mmol/L氯酸金水溶液加入2.03mL去离子水中，然后将该溶液和0.2mL香蕉果肉提取物分别在沸水浴中搅拌预热至96～100℃后，将预热后的香蕉果肉提取物加入预热后的氯酸金水溶液中，在沸水浴中继续搅拌加热5秒，然后迅速加入0.02mL 0.2mol/L氢氧化钠水溶液，在沸水浴中再加热搅拌5分钟，得到粒径为3.1±1.3nm的球形纳米金颗粒溶液3.00mL(见图4)。

将制备好的纳米金颗粒溶液于室温静置3个月后，通过投射电子显微镜对溶液中纳米金颗粒粒径及分布情况进行表征，结果见图5。由图可见，本发明方法制备的3.1±1.3nm纳米金颗粒稳定性较好，3个月后仍保持原有粒径及分散度。

向制备好的纳米金颗粒溶液中加入氯化钠，调整氯化钠的浓度为2mmol/L，于室温静置5天，通过透射电子显微镜对溶液中纳米金颗粒粒径及分布情况进行表征，结果见图6。由图可见，本发明方法制备的3.1±1.3nm纳米金颗粒稳定性较好，能够在盐溶液中保持原有粒径及分散度达5天以上。

实施例3

将0.75mL 2mmol/L氯酸金水溶液加入2.01mL去离子水中，然后将该溶液和0.2mL香蕉果肉提取物分别在沸水浴中搅拌预热至96～100℃后，将预热后的香蕉果肉提取物加入预热后的氯酸金水溶液中，在沸水浴中继续搅拌加热5秒，然后迅速加入0.04mL 0.2mol/L氢氧化钠水溶液，在沸水浴中再加热搅拌5分钟，得到粒径为2.6±0.8nm的球形纳米金颗粒溶液3.00mL(见图7)。

将制备好的纳米金颗粒溶液于室温静置3个月后，通过投射电子显微镜对溶液中纳米金颗粒粒径及分布情况进行表征，结果见图8。由图可见，本发明方法制备的2.6±0.8nm纳米金颗粒稳定性较好，3个月后仍保持原有粒径及分散度。

向制备好的纳米金颗粒溶液中加入氯化钠，调整氯化钠的浓度为2mmol/L，于室温静置5天，通过透射电子显微镜对溶液中纳米金颗粒粒径及分布情况进行表征，结果见图9。由图可见，本发明方法制备的2.6±0.8nm纳米金颗粒稳定性较好，能够在盐溶液中保持原有粒径及分散度达5天以上。