专利名称：一种连续制备纳米银的装置和纳米银的连续制备方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米银的连续制备方法，尤其是涉及一种采用植物还原法连续制备纳米 银的装置和纳米银的连续制备方法。
背景技术：
纳米级的单质银颗粒因其独特的理化性质，在抗菌、催化、能源、磁性和防护材料等领 域有着广泛的应用前景，其制备方法一般以物理法和化学法为主。尽管目前国内外对这两种 方法的研究较为充分，工艺技术也较为成熟，但是它们存在着生产成本较高和易污染环境等 缺点。生物还原法是近年来发展起来的一种用于制备金属纳米颗粒的一种方法，该方法具有 诸多优点，如原料生物质来源广泛，环境友好且可再生，还原过程条件温和，不用外加其它 化学还原剂，所获得的纳米颗粒稳定性好等等。生物还原法又分为微生物还原法和植物还原 法。微生物法虽然能克服物理法和化学法生产成本较高，易污染环境等缺点，但是存在还原 速度较慢，微生物的获得(通过发酵等)比较麻烦等缺点。植物还原法由于其生物质的来源 广泛且简单，更加具有产业开发的价值。
目前已发现了可以利用紫花苜蓿等植物生物质来制备银纳米颗粒，如Shankar等 (5/ofec/mo/.2003， 79, 1627-1631)报道了利用天竺葵的煮液还原制备银纳米颗粒。 Gardea-Torresdey等a^gw > 2003, "， 1357-1361)报道了利用紫花苜蓿活的植物或生物质 来合成银纳米颗粒。Chandran等(历o/ec/wo/. ZVog. 2006, 22,577-583)报道了利用库拉索芦 荟的煮液来还原制备银纳米颗粒。但已有的这些研究大多数只停留在简单的摇瓶间歇制备阶 段，在间歇制备过程中，由于反应器内宏观液体的传质和传热效果较差，对纳米颗粒的制备 有潜在的不利影响，而且随着反应器容积的增大，釜内温度和浓度的均一性更加难以实现。 因此，利用间歇合成方式难以实现高质量纳米晶体的可控合成和大规模制备。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种连续制备纳米银的装置和纳米银的连续制备方法。所制得的 银纳米颗粹主要呈球形，平均粒径为3 80nm，颗粒分散性好。
所述的连续制备纳米银的装置设有2个恒流泵或注射泵、三通管、管式反应器和加热器。 三通管的一端连接管式反应器的进口端，三通管的另二端分别连接2个恒流泵或注射泵，用
于输送原料液至反应器，管式反应器置于加热器中。
三通管可为Y型或T型三通管，三通管的内径最好为0.05 5 mm。 管式反应器管径最好为0.01 5 mm。 所述的纳米银的连续制备方法包括以下步骤
1) 取樟科植物制取植物水提取液；
2) 配制银前驱体溶液；
3) 取等同体积的植物水提取液和银前驱体溶液，加入到反应装置中反应，所得反应液即 纳米银溶胶。
所述的樟科植物可选自芳樟、鳄梨、天竺桂等中的至少一种。植物水提取液的制取可采 用浸取法或热煮法。植物水提取液的浓度最好为5 100g/L。
所述的银前驱体溶液为硝酸银或银氨溶液等。银前驱体溶液的浓度最好为0.001 0.1 mol/L。所述反应的温度最好为30 100°C，反应流速最好为0.01 10.0 mL/min。
本发明通过将管式反应器应用于金属离子的植物生物质还原进行纳米颗粒的连续制备， 不仅可以解决间歇制备过程中出现的传热、传质难控制的缺点，而且操作简单，银纳米颗粒 在管式反应器中连续合成，通过增加管式反应器管子数量或延长运行时间即可实现较大规模 的生产，有效避免了传统反应器在放大过程中出现的一系列问题。且生物质原料来源广泛、 环境友好可再生，过程不需外加其它化学还原剂，成本较低，易于实现工业化。所制得的银 纳米颗粒主要呈球形，平均粒径位于3 80nm，颗粒分散性好。
图1为本发明实施例中制备纳米银的装置结构示意图。
图2为实施例1制备的纳米银的TEM图，图中标尺为100 nm。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
参见图l，制备纳米银的装置包括2个恒流泵1、三通管2、管式反应器3和油浴加热器 4。三通管2的一端连接管式反应器3的进口端，另二端通过硅胶管分别连接2个恒流泵1， 2个恒流泵1的另一端通过硅胶管分别接到装有植物水提取液A和银前驱体溶液B的容器内， 管式反应器3置于油浴加热器4中。恒流泵、三通管、管式反应器和加热器等均可采用现有 的产品。
将晒干后的芳樟叶粉碎并过20目筛制得芳樟叶干粉。称取4g芳樟叶干粉，加入200mL水，置于摇床(30°C、 150rpm)中振荡lh后取出，用滤纸过滤，所得滤液即浓度为20g/L 的芳樟水提取液。取200 mL芳樟水提取液与200 mL银氨溶液(0.001 mol/L)分别装在容器 A和B中，通过恒流泵将这两种溶液以0.5 mL/min的流速持续输送到T型三通管(内径0.05 mm)中混合后进入到不锈钢管式反应器中(内径0.5mm)反应，控制反应温度为6(TC。在管 式反应器出口处收集反应液C，所得反应液即纳米银溶胶。利用电镜对所得的纳米银的粒径 和形貌进行观察，观察结果(参见图2)显示所得的纳米银颗粒均为近球形，大小均匀，粒 径主要分布在3.3 5.7 nm，平均粒径为4.3 nm。
实施例2
采用实施例1中的芳樟水提取液和200mL硝酸银溶液(0.001 mol/L)，通过恒流泵将这 两种溶液以0.5 mL/min的流速持续输送到Y型三通管(内径5 mm)中混合后进入到玻璃管式 反应器中(内径5 mm)反应，反应温度为40 'C。所得的纳米颗粒均为近球形，粒径主要分 布在19 40nm，平均粒径为30.7 nm。
实施例3
采用实施例1中的芳樟水提取液与200mL硝酸银溶液(0.001 mol/L)，通过恒流泵将这 两种溶液以0.5 mL/min的流速持续输送到Y型三通管(内径5 mm)中混合后进入到玻璃管 式反应器中(内径5 mm)反应，反应温度为60 °C。所得的纳米颗粒均为近球形，粒径主要 分布在20 80 nm，平均粒径为42.2 nm。
实施例4
采用实施例1中的芳樟水提取液与200mL硝酸银溶液(0.001 mol/L)，通过恒流泵将这 两种溶液以0.5mL/min的流速持续输送到Y型三通管(内径3mm)中混合后进入到玻璃管 式反应器中反应(内径3 mm)，反应温度为90 。C。所得的纳米颗粒均为近球形，粒径主要分 布在5 26 nm，平均粒径为16.0 nm。
实施例5
采用实施例1中的芳樟水提取液与200mL硝酸银溶液(0.001 mol/L)，通过恒流泵将这 两种溶液以O.l mL/min的流率持续输送到硅胶管中，二者在Y型三通管(内径3 mm，材 质玻璃)中混合后进入到玻璃管中反应(内径3mm)，反应温度为卯'C。所得的纳米颗粒 均为近球形，粒径主要分布在23 39nm，平均粒径为26.4nm。
实施例6
采用实施例1中的芳樟水提取液与200mL硝酸银溶液(0.001 mol/L)等体积通过恒流泵 将这两种溶液以5.0 mL/min的流速持续输送到Y型三通管(内径3 mm)中混合后进入到玻璃
管式反应器中反应(内径3 mm),反应温度为90 °C。所得的纳米颗粒均为近球形，粒径主要 分布在24 46 nm，平均粒径为32.2 nm。
实施例7
采用实施例1中的芳樟水提取液与200mL硝酸银溶液(0.001 mol/L)等体积通过恒流泵 将这两种溶液以10.0 mL/min的流率持续输送到硅胶管中，二者在Y型三通管(内径3 mm) 中混合后进入到玻璃管中反应(内径3 mm)，反应温度为90 °C。所得的纳米颗粒均为近球形， 粒径主要分布在20 50 nm，平均粒径为28.8 nm。
实施例8
采用实施例1中的芳樟水提取液与200mL硝酸银溶液(0.001 mol/L)等体积通过恒流泵 将这两种溶液以0.5 mL/min的流速持续输送到Y型三通管(内径3 mm)中混合后进入到聚四 氟乙烯管式反应器中反应(内径2.5mm)，反应温度为卯'C。所得的纳米颗粒均为近球形，粒 径主要分布在40 77 nm，平均粒径为51.2 nm。
实施例9
按实施例1中的方法提取浓度为100g/L的芳樟水提取液。取200mL芳樟水提取液与200 mL硝酸银溶液(0.01 mol/L)，通过恒流泵将上述两种溶液以0.5 mL/min的流速持续输送到Y 型三通管(内径3 mm)中混合后进入到玻璃管式反应器中(内径3 mm)反应，反应温度为 90°C。所得的纳米颗粒均为近球形，粒径主要分布在25 54nm，平均粒径为36.4nm。
实施例10
晒干后的鳄梨叶粉碎并过20目筛制得鳄梨干粉。称取4g鳄梨干粉，加入200 mL水， 煮沸5min后用滤纸过滤，所得滤液即浓度为20 g/L的水提取液。取200 mL水提取液和200 mt 硝酸银溶液(0.001 mol/L)，通过恒流泵将这两种溶液以0.5 mL/min的流率持续输送到Y型 三通管(内径3 mm)中混合后进入到玻璃管式反应器中(内径3 mm)反应，反应温度为90 °C。 所得的纳米颗粒均为近球形，粒径主要分布在14 23 nm，平均粒径为18.8nm。
实施例11
晒干后的天竺桂粉碎并过20目筛制得天竺桂干粉。称取4 g天竺桂干粉，加入200 mL 水，置于摇床G(TC、 150rpm)中振荡lh后，用滤纸过滤，所得滤液即浓度为20 g/L的水 提取液。取200 mL水提取液和200 mL硝酸银溶液(0.001 mol/L)，通过恒流泵将这两种溶 液以0.5mL/min的流率持续输送到Y型三通管(内径3mm)中混合后进入到玻璃管式反应 器中(内径3 mm)反应，反应温度为90 。C。所得的纳米颗粒均为近球形，粒径主要分布在 20 32nm，平均粒径为27.1 nm。
权利要求
1.一种连续制备纳米银的装置，其特征在于设有2个恒流泵或注射泵、三通管、管式反应器和加热器，三通管的一端连接管式反应器的进口端，三通管的另二端分别连接2个恒流泵或注射泵，用于输送原料液至反应器，管式反应器置于加热器中。
2. 如权利要求1所述的一种连续制备纳米银的装置，其特征在于三通管为Y型或T型 三通管。
3. 如权利要求1所述的一种连续制备纳米银的装置，其特征在于三通管的内径为0.05 5 mmc
4. 如权利要求1所述的一种连续制备纳米银的装置，其特征在于管式反应器管径为0.01 5 mm<>
5. 纳米银的连续制备方法，其特征在于包括以下步骤 1) 取樟科植物制取植物水提取液； 2) 配制银前驱体溶液； 3) 取等同体积的植物水提取液和银前驱体溶液，加入到反应装置中反应，所得反应液即 纳米银溶胶。
6. 如权利要求5所述的纳米银的连续制备方法，其特征在于所述的樟科植物选自芳樟、 鳄梨、天竺桂中的至少一种。
7. 如权利要求5所述的纳米银的连续制备方法，其特征在于植物水提取液的制取采用浸 取法或热煮法。
8. 如权利要求5或7所述的纳米银的连续制备方法，其特征在于植物水提取液的浓度为 5 100g/L。
9. 如权利要求5所述的纳米银的连续制备方法，其特征在于所述的银前驱体溶液为硝酸 银或银氨溶液，银前驱体溶液的浓度为0.001 0.1 mol/L。
10. 如权利要求5所述的纳米银的连续制备方法，'其特征在于所述反应的温度为30 IO(TC，反应流速为0.01 10.0 mL/min。
全文摘要
一种连续制备纳米银的装置和纳米银的连续制备方法，涉及一种纳米银的连续制备方法。提供一种连续制备纳米银的装置和纳米银的连续制备方法。设有2个恒流泵或注射泵、三通管、管式反应器和加热器。三通管的一端连接管式反应器的进口端，三通管的另二端分别连接2个恒流泵或注射泵，用于输送原料液至反应器，管式反应器置于加热器中。取樟科植物制取植物水提取液；配制银前驱体溶液；取等同体积的植物水提取液和银前驱体溶液，加入到反应装置中反应，所得反应液即纳米银溶胶。所制得的银纳米颗粒主要呈球形，平均粒径为3～80nm，颗粒分散性好。且原料来源广泛，不需外加其它化学还原剂，成本较低，易于实现工业化。
文档编号B22F9/24GK101342600SQ200810071598
公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月15日 优先权日2008年8月15日
发明者宁 何, 孙道华, 李清彪, 欣 杨, 林丽芹, 王惠璇, 王文塔, 黄加乐 申请人:厦门大学