一种利用纳米纤维素水凝胶制备纳米银的方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种利用纳米纤维素水凝胶制备纳米银的方法，属于纳米银制备领域。
【背景技术】
[0002]随着电子设备逐渐朝着体积小、重量轻、成本低、功能多、可靠性高等方向发展，使得研制和生产纳米银粉、纳米银浆具有重要的现实意义。
[0003]化学还原法是纳米银粉制备的常用方法，反应后纳米金属和溶剂、未反应的原料、表面活性剂、反应副产物等混杂在一起，如何将纳米金属与杂质分离也是一个难题。常用的分离方法采用离心法，但是纳米粒子在强大的离心力作用下非常容易团聚、长大或结块，分离后的纳米银在干燥时也非常容易板结，因此如何保证纳米银颗粒在分离和干燥时不长大或结块也非常重要。
[0004]水凝胶根据其链段来源的不同可分为天然高分子凝胶与合成高分子凝胶。水凝胶是一种聚合网络结构，它可以吸收和保存大量的水，并且内部含有丰富的基团(如-C00-)，能够吸附金属粒子，利用水凝胶的这些性质可以合成纳米颗粒和微球。裘慕书等用聚丙烯酰胺作为凝胶模板，将其浸入到稀土盐溶液中，然后经过水热反应生成纳米颗粒。由于网络结构的空间位阻作用，制备的纳米颗粒尺寸均一、分散性好。控制聚合程度可以控制颗粒的尺寸，纳米颗粒的粒径随着水凝胶交联强度的增大而减小。
【发明内容】
[0005]本发明主要解决的技术问题:针对传统制备纳米银尺寸很难控制，在较高浓度时，无法避免纳米银颗粒团聚、长大或结块，从而缩短可存放时间的问题，提供了一种利用纳米纤维素水凝胶制备纳米银的方法，本发明先利用纳米竹纤维制备得纳米水凝胶，将水凝胶浸泡在银盐溶液中，利用水凝胶内部网络结构和含有丰富的基团，吸附银离子，将吸附银离子后的水凝胶放入还原剂中浸泡生成纳米银，再进行分离除杂、喷雾干燥得纳米银粉，本发明制备得到的纳米银颗粒尺寸均一、纯度高、分散性好，制备得到的水凝胶聚合程度好，所以可以得到尺寸小的纳米银粉末，并且制备条件容易控制，成本低廉，不需要添加表面活性剂，减少对环境的污染。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(I)称取50?80g纳米竹纤维，将其加入100?150mL质量分数30%盐酸溶液中，在70?80°C水浴温度下进行搅拌混合，直至混合物形成半透明胶状物，向其中通入氮气鼓泡30?40min除去体系中溶解的氧气，鼓泡后冷却至室温，再加入2?3mL四甲基乙二胺和0.3?0.5g过硫酸钾，移入冰浴中，在0°C下搅拌混合30?50min;
(2 )向上述混合后的溶液中缓慢滴加80?10mL质量分数30%乙酰胺溶液，控制在25min内滴加完成，滴完后搅拌反应60?80min，反应后转入玻璃容器中，密封，放置于10°C的恒温箱中继续聚合24h，聚合结束后形成水凝胶，将水凝胶过滤取出用蒸馏水冲洗3?5次，冲洗后放入烘箱中，在50?60 °C下干燥6?8h，干燥后粉碎得60?80目粉末，即可得到纳米纤维素水凝胶粉末；
(3)量取200?250mL去离子水，向去离子水中加入15?20g硝酸银，在避光的环境下搅拌混合至固体溶解得硝酸银溶液，向硝酸银溶液中加入总质量50?60%上述纳米纤维素水凝胶粉末，搅拌混合30?40min后放入(TC的冰箱中静置溶胀8?10h，溶胀后的水凝胶过滤取出；
(4)将上述过滤得的水凝胶按体积比1:2和质量分数3?6%二硫苏糖醇溶液混合，在70?90°C下进行还原反应，反应结束后得到纳米银混合溶液，将纳米银混合溶液用孔径为20?SOnm的超滤膜进行分离，去除杂质，得到纳米银分散液，向纳米银分散液中按体积比1:1加入无水乙醇混合，将混合液进行喷雾干燥，即可得到分散性好的纳米银粉。
[OOO7 ]本发明的应用方法:本发明制备得到的纳米银粉的粒径为20?80nm，性能好、纯度高，使其不仅保留了银本身良好的导电性、抗菌性能，而且在光学、催化、环保以及生物材料等领域有广阔的应用前景。
[0008]本发明的有益效果是:
(1)本发明制备得到的纳米银颗粒尺寸均一、纯度高、分散性好；
(2)由于本发明制备得到水凝胶的聚合程度好，所以得到尺寸小的纳米银粉末，并且制备条件容易控制，成本低廉，不需要添加表面活性剂，减少对环境的污染；
(3)膜分离方法操作简便，分离过程中粒子不团聚、粒径维持不变，易于工业逐级放大推广应用。
【具体实施方式】
[0009]首先称取50?80g纳米竹纤维，将其加入100?150mL质量分数30%盐酸溶液中，在70?80°C水浴温度下进行搅拌混合，直至混合物形成半透明胶状物，向其中通入氮气鼓泡30?40min除去体系中溶解的氧气，鼓泡后冷却至室温，再加入2?3mL四甲基乙二胺和0.3?0.5g过硫酸钾，移入冰浴中，在O 0C下搅拌混合30?50min;向上述混合后的溶液中缓慢滴加80?10mL质量分数30%乙酰胺溶液，控制在25min内滴加完成，滴完后搅拌反应60?SOmin，反应后转入玻璃容器中，密封，放置于10°C的恒温箱中继续聚合24h，聚合结束后形成水凝胶，将水凝胶过滤取出用蒸馏水冲洗3?5次，冲洗后放入烘箱中，在50?60 °C下干燥6?Sh，干燥后粉碎得60?80目粉末，即可得到纳米纤维素水凝胶粉末;量取200?250mL去离子水，向去离子水中加入15?20g硝酸银，在避光的环境下搅拌混合至固体溶解得硝酸银溶液，向硝酸银溶液中加入总质量50?60%上述纳米纤维素水凝胶粉末，搅拌混合30?40min后放入(TC的冰箱中静置溶胀8?10h，溶胀后的水凝胶过滤取出；将上述过滤得的水凝胶按体积比I: 2和质量分数3?6%二硫苏糖醇溶液混合，在70?90 V下进行还原反应，反应结束后得到纳米银混合溶液，将纳米银混合溶液用孔径为20?SOnm的超滤膜进行分离，去除杂质，得到纳米银分散液，向纳米银分散液中按体积比1:1加入无水乙醇混合，将混合液进行喷雾干燥，即可得到分散性好的纳米银粉。
[0010]实例I
首先取50g纳米竹纤维，将其加入10mL质量分数30%盐酸溶液中，在70°C水浴温度下进行搅拌混合，直至混合物形成半透明胶状物，向其中通入氮气鼓泡30min除去体系中溶解的氧气，鼓泡后冷却至室温，再向其中加入2mL四甲基乙二胺和0.3g过硫酸钾，移入冰浴中，在O°C下搅拌混合30min;向上述混合后的溶液中缓慢滴加SOmL质量分数30%乙酰胺溶液中，控制在25min内滴加完成，滴完后搅拌反应60min，反应后转入玻璃容器中，密封，放置于10°C的恒温箱中继续聚合24h，聚合结束后形成水凝胶，将水凝胶过滤取出用蒸馏水冲洗3次，冲洗后放入烘箱中，在50°C下干燥6h，干燥后粉碎得60目粉末，得到纳