专利名称：一种用植物提取液制备纳米银水溶胶的方法
技术领域：
本发明涉及一种用植物提取液制备纳米银水溶胶的方法，属于纳米材料技术领域。
背景技术：
纳米材料是一种由尺寸在I IOOnm的纳米粒子组成的新型材料,具备特异的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，呈现出许多不同于常规材料的奇异理化性质。纳米银即是粒径在纳米级的金属银单质，纳米银材料具备纳米材料的基本特点，尤其在电子、光学、抗菌和催化等方面其性能优势明显，可广泛用于催化剂材料、电池电极材料、低温导热材料、导电浆料、抗菌材料及医用材料，前景广阔，正受到广泛的关注和更加深入的研究。传统的纳米银制备方法主要分为物理方法和化学方法，二者优点突出，但也存在明显不足。物理方法制备的纳米银纯度高、活性高，但是产物粒度分布宽，易团聚；而化学方法制得的纳米银则具备较好的分散性，粒径分布窄，形貌相对均匀，但是材料表面往往附有杂质，且制备过程中引入的还原剂(硼氢化物、水合肼、二甲基甲酰胺等)或保护剂(聚乙烯吡咯烷酮、偏磷酸盐、十二烷基磺酸钠等)毒性强甚至致癌，对环境和生物体有潜在危害。相比之下，植物还原法制备纳米银则因其原料来源广泛、反应条件温和、设备要求低、产物稳定且环境友好等优势而备受关注。关于植物还原制备纳米银,最早的报道见于2002年Gardea Torresde等发现苜猜的根能够吸附溶液中的Ag+,并将其还原为2 3nm的纳米银颗粒；之后Shankar等用天竺葵叶、楝树叶、余甘子、芥菜型油菜、麻疯树的水煮液制备出了纳米银颗粒，此外樟脑树叶、银杏叶和木兰也有相关报导。淀粉作为一种多糖类再生性天然高分子，来源广泛，价格低廉。可溶性淀粉主要是直链淀粉，是由多个葡萄糖单元构成的含有丰富羟基的高分子，可通过分子内和分子间的氢键作用形成分子水平的“胶囊”，为金属纳米颗粒的生长提供模板。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低廉，操作简便，可控性强，且绿色环保的纳米银水溶胶的制备方法，它采用植物提取液的制备方法，得到的纳米银水溶胶稳定性好，且分散均匀。实现本发明目的的技术方案是提供一种用植物提取液制备纳米银水溶胶的方法，包括如下步骤
(1)将可溶性直链淀粉溶解或分散于去离子水中，在60 10(TC下搅拌至其完全糊化，得到浓度为O. 01 2wt%的淀粉溶液；
(2)按体积比1:6 I:I将淀粉溶液与浓度为O. 01 lwt%的银氨溶液混合，得到淀粉一银氨复合溶液；(3)将复合溶液置于一20 一 5°C条件下冷冻成冰块，粉碎后得到粒径为I 3_的胶状颗粒冰粉； (4)对植物叶片进行处理得到植物叶片提取物，将提取物分散或溶解于去离子水中，得到浓度为I 100wt%的植物叶片提取物水溶液，用NaOH溶液调节pH至9 11，得到碱性植物叶片提取液；
(5)按重量比1:5 1:20将胶状颗粒冰粉添加到碱性植物叶片提取液中混合，置于20 50°C条件下搅拌O. 5 12h，得到粒径为I IOOnm的用植物提取液制备的钠米银水溶胶。本发明所述的可溶性直链淀粉，包括玉米淀粉、麦类淀粉、木薯淀粉、红薯淀粉、甘薯淀粉、马铃薯淀粉、莲藕淀粉、菱角淀粉和荸荠淀粉中的一种或多种。所述植物叶片为百合科下的芦荟属或仙人掌科下的仙人掌属中的一种，或它们的任意组合。植物叶片提取物为芦荟提取液或仙人掌提取液，制备方法包括将芦荟或仙人掌叶片经去离子水洗净、去皮后获得内旦，再经切块，粉碎，过滤，分离，提纯，得到芦荟提取液或仙人掌提取液。所述银氨溶液为硝酸银或硫酸银，与氨基化合物混合后形成的络合物；所述氨基化合物为氨水。淀粉是由多个葡萄糖单元构成的含有丰富羟基的高分子，可通过分子内和分子间的氢键作用形成分子水平的“胶囊”，为金属纳米颗粒的生长提供模板；可溶性淀粉一银氨复合溶液经冷冻处理可实现淀粉大分子对银离子的均匀分散、附着包裹甚至是络合固定，从而确保银离子稳定存在，再经粉碎处理则可获得一种载有银离子的稳定均匀的胶状颗粒，方便保存；当这种小颗粒分散于富含多糖、氨基酸等活性物质的芦荟或仙人掌提取液中，在加热搅拌条件下可实现冰粉的快速溶解和银离子的活化，在植物提取液中大量活性基团(-0H、-NH2, -COOH等)的作用下，均匀分散的银离子被还原为纳米银，在淀粉的保护作用下，纳米银颗粒可稳定存在。与现有技术相比，本发明的有益效果是
I、选用可溶性淀粉作为银离子的分散剂和保护剂，植物叶片提取物充当捕捉剂和还原剂，制备得到了纳米银，避免了有毒试剂的引入，具备原料广泛、反应温和、无毒环保等优点，完全符合“绿色化学”的理念。2、通过对银离子和保护剂的复合液作预先冷冻、粉碎处理，再对所得载有银离子的冰粉进行活化、还原制备纳米银，该方法简单有效、可控性强。3、制备得到的纳米银水溶胶具备良好稳定性，纳米银粒径小、分布均匀，抗菌效率高等优点，可广泛用于电子、纺织、催化、医用材料和医疗卫生等领域。
图I是本发明实施例提供的纳米银水溶胶的紫外一可见吸收光谱图(UV - Vis图);
图2是本发明实施例提供的纳米银水溶胶经透射电镜(TEM)观察得到的纳米银形态
图3是本发明实施例提供的纳米银水溶胶经激光粒径仪(DLS)测得其中纳米银粒径分布结果图。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明技术方案作详细叙述。实施例I :
取O. Ig玉米淀粉分散于IOml去离子水中，80°C下搅拌至糊化得淀粉溶液，将其添加至20ml浓度为lwt%的银氨溶液中混合均匀，所述银氨溶液为硝酸银与氨水混合后形成的络合物，得到淀粉一银离子复合溶液，将复合溶液置于一 20°C条件下冷冻处理，待其结冰后作粉碎处理，得到粒径为I 3mm的冰粉约30g。将芦荟叶片经去离子水洗净、去皮后获得芦荟内旦，再经切块，粉碎，过滤，分离提纯得到芦荟叶片提取液，分散于去离子水中，配制300ml浓度为10 wt %的芦荟叶片提取液水溶液，NaOH溶液调节其pH至11得碱性芦荟叶片提取液；将上述冰粉添加至碱性芦荟叶片提取液中，40°C搅拌300min，得到粒径在2 25nm的钠米银水溶胶。实施例2:
取O. 05g木薯淀粉分散于5ml去离子水中，90°C下搅拌至糊化得淀粉溶液，将其添加至20ml浓度为O. 5wt%的银氨溶液中混合均匀，所述银氨溶液为硫酸银与氨水混合后形成的络合物，得到淀粉一银离子复合溶液，将复合溶液置于一 10°C条件下冷冻处理，待其结冰后作粉碎处理，得到粒径为I 3mm的冰粉约25g。将仙人掌经去离子水洗净、去皮后获得内旦，再经切块，粉碎，过滤，分离，提纯得到仙人掌提取液，分散于去离子水中，配制175ml浓度为40 wt %的仙人掌叶片提取液水溶液，NaOH溶液调节其pH至10. 7得碱性仙人掌叶片提取液；将制得的冰粉添加至碱性仙人掌叶片提取液中，30°C搅拌300min，得到钠米银水溶胶。参见附图1，它为本实施例提供的纳米银水溶胶的紫外一可见吸收光谱图(UV —Vis图)，由图I可见，在408nm处出现了典型的纳米银特征吸收峰，证明产物水溶胶中生成了纳米银颗粒。参见附图2，它为本实施例提供的纳米银水溶胶经透射电镜(TEM)观察得到的纳米银形态图，由图2可以看到，水溶胶中的纳米银为球形颗粒。参见附图3，它为本实施例提供的纳米银水溶胶经激光粒径仪(DLS)测得其中纳米银粒径分布结果图，由图3可以看到,纳米银粒径在10 40nm。实施例3
取O. 05g小麦淀粉分散于IOml去离子水中，90°C下搅拌至糊化得淀粉溶液，将其添加至20ml浓度为O. 2wt%的银氨溶液中混合均匀，所述银氨溶液为硫酸银与氨水混合后形成的络合物，得到淀粉一银离子复合溶液，将复合溶液置于一 10°C条件下冷冻处理，待其结冰后作粉碎处理，得到粒径为I 3mm的冰粉约30g。按实施例I和2技术方案制备芦荟叶片提取液和仙人掌提取液。将200ml浓度为20 wt %的芦荟叶片提取液水溶液与250ml浓度为30 wt %仙人掌叶片提取液水溶液混合均匀，NaOH溶液调节其pH至10. 7得碱性植物叶片提取液；将上述冰粉添加至碱性植物叶片提取液中，50°C搅拌120min，得到粒径在5 20nm的钠米银水溶胶。
权利要求
1 一种用植物提取液制备纳米银水溶胶的方法，其特征在于包括如下步骤(1)将可溶性直链淀粉溶解或分散于去离子水中，在60 10(TC下搅拌至其完全糊化，得到浓度为O. 01 2wt%的淀粉溶液；(2)按体积比1:6 I:I将淀粉溶液与浓度为O. 01 lwt%的银氨溶液混合，得到淀粉一银氨复合溶液；(3)将复合溶液置于一20 一 5°C条件下冷冻成冰块，粉碎后得到粒径为I 3_的胶状颗粒冰粉；(4)对植物叶片进行处理得到植物叶片提取物，将提取物分散或溶解于去离子水中，得到浓度为I 100wt%的植物叶片提取物水溶液，用NaOH溶液调节pH至9 11，得到碱性植物叶片提取液；(5)按重量比1:5 1:20将胶状颗粒冰粉添加到碱性植物叶片提取液中混合，置于20 50°C条件下搅拌O. 5 12h，得到粒径为I IOOnm的用植物提取液制备的钠米银水溶胶。
2.根据权利要求I所述的一种用植物提取液制备纳米银水溶胶的方法，其特征在于所述的可溶性直链淀粉，包括玉米淀粉、麦类淀粉、木薯淀粉、红薯淀粉、甘薯淀粉、马铃薯淀粉、莲藕淀粉、菱角淀粉和荸荠淀粉中的一种或多种。
3.根据权利要求I所述的一种用植物提取液制备纳米银水溶胶的方法，其特征在于所述植物叶片为百合科下的芦荟属或仙人掌科下的仙人掌属中的一种，或它们的任意组口 ο
4.根据权利要求I所述的一种用植物提取液制备纳米银水溶胶的方法，其特征在于所述植物叶片提取物为芦荟提取液或仙人掌提取液，制备方法包括将芦荟或仙人掌叶片经去离子水洗净、去皮后获得内旦，再经切块，粉碎，过滤，分离，提纯，得到芦荟提取液或仙人掌提取液。
5.根据权利要求I所述的一种用植物提取液制备纳米银水溶胶的方法，其特征在于所述银氨溶液为硝酸银或硫酸银，与氨基化合物混合后形成的络合物。
6.根据权利要求5所述的一种用植物提取液制备纳米银水溶胶的方法，其特征在于所述的氨基化合物为氨水。
全文摘要
本发明公开了一种用植物提取液制备纳米银水溶胶的方法。将可溶性直链淀粉溶解或分散于去离子水中，搅拌至完全糊化，加入银氨溶液混合后得到淀粉－银氨复合溶液；将复合溶液冷冻成冰块，粉碎成胶状颗粒冰粉，加入到碱性植物叶片提取液中充分混合，得到粒径为1～100nm的钠米银水溶胶。本发明采用对银离子和保护剂的复合液作冷冻、粉碎处理，再对所得载有银离子的冰粉进行活化、还原，制备得到纳米银，方法简便、可控性强。制备得到的纳米银水溶胶稳定性好，具有纳米银粒径小、分布均匀，抗菌效率高等优点，可广泛用于电子、纺织、催化、医用材料和医疗卫生等领域。
文档编号B22F9/00GK102941348SQ201210515270
公开日2013年2月27日 申请日期2012年12月5日 优先权日2012年12月5日
发明者林红, 陈宇岳, 熊佳庆 申请人:苏州大学