納米銀粒子的綠色原位制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米銀粒子的綠色原位制備方法，首先向燒瓶中加入β-環(huán)糊精、去離子水和2-(二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯得到混合單體，升溫后加入引發(fā)劑水溶液反應(yīng)得到共聚物；最后將得到的共聚物溶解于水后加入硝酸銀溶液，室溫?cái)嚢柚频眉{米銀粒子。本發(fā)明納米銀粒子的綠色原位制備方法，利用聚2-(二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯在水中作為穩(wěn)定劑和還原劑，在不外加還原劑的條件下，以水作為溶劑，采用水溶性引發(fā)劑引發(fā)自由基聚合原位制備出尺寸小且均勻的銀納米粒子，且不易發(fā)生團(tuán)聚，所使用的材料本身無毒，用量小，速度快，成本低，重復(fù)性好，工藝簡單且不污染環(huán)境。
【專利說明】納米銀粒子的綠色原位制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種納米銀粒子的綠色原位制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米材料處在原子簇和宏觀物體交界的過渡區(qū)域，具有量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀隧道效應(yīng)等特有的性質(zhì)和功能。眾所周知，納米銀粒子由于具有良好的抗菌性、生物兼容性和表面易修飾等優(yōu)點(diǎn)。因此在生物醫(yī)用材料方面具有重要的應(yīng)用。目前，制備納米銀粒子的主要方法有物理方法和化學(xué)方法。物理方法存在的缺點(diǎn)是所形成的粒子容易出現(xiàn)粒徑大小不均一?，F(xiàn)今大都采用化學(xué)方法來制備納米銀粒子。
[0003]目前，已有文獻(xiàn)報(bào)道采用化學(xué)方法制備粒徑較為均一，且不易團(tuán)聚的納米銀粒子，如樊新等(樊新，黃可龍，劉素琴，等.化學(xué)還原法制備納米銀粒子及其表征[J].功能材料，2007, 38(6):996-999.)采用聚乙烯吡咯烷酮作為分散保護(hù)劑，利用超聲振蕩并加以劇烈攪拌的方法，用硼氫化鈉來還原硝酸銀來制備納米銀粉，該方法的缺點(diǎn)是需要外加還原劑，并且需要進(jìn)行超聲振蕩并伴以劇烈攪拌，制備過程較為苛刻。馬守棟等(馬守棟，李明春，梁東升，等.以葡聚糖-乙二胺聚合物為載體制備納米銀[J].化學(xué)研究與應(yīng)用，2008, 20(10): 1282-1285.)采用葡聚糖-乙二胺聚合物為穩(wěn)定劑，用硼氫化鈉來還原硝酸銀來制備納米銀，該方法需要用到有機(jī)溶劑，對(duì)環(huán)境危害大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種納米銀粒子的綠色原位制備方法，在合成過程中未使用還原劑和有機(jī)溶劑，重復(fù)性好，工藝簡單，不污染環(huán)境。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:納米銀粒子的綠色原位制備方法，具體包括以下步驟:
[0006]步驟1:將環(huán)糊精和去離子水加入反應(yīng)器中，待環(huán)糊精完全溶解后加入2-( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯并混合均勻，得到混合單體；
[0007]步驟2:將所述步驟I得到的混合單體升溫至40?80°C，加入引發(fā)劑水溶液，然后保溫反應(yīng)30?180min，將所得溶液干燥，得到β -環(huán)糊精-聚2-( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯共聚物；
[0008]步驟3:將所述步驟2得到的環(huán)糊精-聚2_( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯共聚物配置成一定濃度的溶液，然后加入硝酸銀溶液，在室溫下攪拌一定時(shí)間，即得。
[0009]本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0010]步驟I中環(huán)糊精和去離子水的質(zhì)量比為1:5?6。
[0011]步驟I中2_( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯與β_環(huán)糊精的質(zhì)量比為0.2?
1.4:1。
[0012]步驟2中引發(fā)劑溶液為過硫酸鉀水溶液，過硫酸鉀水溶液的濃度為0.005mol/L?0.030mol/L。
[0013]步驟2中干燥的溫度為45?50°C、時(shí)間為24?48h。
[0014]步驟3中環(huán)糊精-聚2_( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯共聚物溶液的濃度為
0.5%?3%。
[0015]步驟3中硝酸銀溶液的濃度為0.001mol/L?0.010mol/L。
[0016]步驟3中攪拌的時(shí)間為18?30h。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明納米銀粒子的綠色原位制備方法，利用聚2_( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯在水中作為穩(wěn)定劑和還原劑，在不外加還原劑的條件下，以水作為溶劑，采用水溶性引發(fā)劑引發(fā)自由基聚合原位制備出尺寸小且均勻的銀納米粒子，且不易發(fā)生團(tuán)聚，所使用的材料本身無毒，用量小，速度快，成本低，重復(fù)性好，工藝簡單且不污染環(huán)境。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制備的納米銀粒子的透射電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020]本發(fā)明納米銀粒子的制備方法，具體包括以下步驟:
[0021]步驟1:將質(zhì)量比為1:5?6的β -環(huán)糊精和去離子水加入反應(yīng)器中，待β -環(huán)糊精完全溶解后加入2-( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯并混合均勻，2-(二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯與β -環(huán)糊精的質(zhì)量比為0.2?1.4:1，得到混合單體；
[0022]步驟2:將步驟I得到的混合單體升溫至40?80°C，滴加濃度為0.005mol/L?
0.030mol/L的過硫酸鉀水溶液，然后保溫反應(yīng)30?180min，將所得溶液在45?50°C的溫度下干燥24?48h，得到β-環(huán)糊精-聚2-( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯共聚物；
[0023]步驟3:使用去離子水將步驟2得到的環(huán)糊精-聚2_( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯共聚物配置成濃度為0.5%?3%的溶液，然后加入濃度為0.001mol/L?0.0lOmol/L的硝酸銀溶液，在室溫下攪拌18?30h，得到粒徑為15?33nm的納米銀粒子。
[0024]β -環(huán)糊精的立體結(jié)構(gòu)成椎狀的圓筒形，分子外側(cè)聚集有羥基，外壁親水性較強(qiáng)，內(nèi)腔疏水性較強(qiáng)。由于其特殊的圓筒形結(jié)構(gòu)，使其能包含有機(jī)分子、配合物、無機(jī)離子等各類物質(zhì)。同時(shí)對(duì)其有屏蔽、緩釋和保護(hù)等作用，并且自身無毒性，能被人體吸收。
[0025]2_( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯是一種水溶性的單體，聚合以后會(huì)形成含有叔胺基的聚2- ( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯，該物質(zhì)具有穩(wěn)定和還原能力，可以在不外加還原劑的作用下原位制備銀納米粒子。
[0026]本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明納米銀粒子的綠色原位制備方法，在不使用催化劑，配位劑和無需外加還原劑的條件下，以水作為溶劑，利用自由基聚合原理制備β -環(huán)糊精-聚2- ( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯共聚物，并以此作為底物用來制備納米銀粒子。通過該原位方法得到的納米銀粒子尺寸小且均勻，且不易發(fā)生團(tuán)聚，成本低，過程簡單，不污染環(huán)境。
[0027]實(shí)施例1
[0028]加入5g的β_環(huán)糊精和25g去離子水于三口燒瓶中，待環(huán)糊精完全溶解后加入Ig的2-(二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯并使其混合均勻，得到混合單體；升溫至40°C后，滴加濃度為0.005mol/L的過硫酸鉀水溶液，過硫酸鉀水溶液滴加完后保溫反應(yīng)30min，將所得溶液在45°C的溫度下干燥48h后得到β-環(huán)糊精-聚2-( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯共聚物；將β -環(huán)糊精-聚2- ( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯共聚物配置成濃度為0.5 %的溶液于圓底燒瓶中，然后加入濃度為0.001mol/L的硝酸銀溶液，在室溫下攪拌24h，得到棕色溶液，即納米銀粒子，其平均粒徑為33nm。
[0029]實(shí)施例2
[0030]加入5g的環(huán)糊精和30g去離子水于三口燒瓶中，待環(huán)糊精完全溶解后加入4g的2-(二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯并使其混合均勻，得到混合單體；升溫至50°C后，滴加濃度為0.015mol/L的過硫酸鉀水溶液,過硫酸鉀水溶液滴加完后保溫反應(yīng)80min,將所得溶液在48°C的溫度下干燥36h后得到β-環(huán)糊精-聚2-( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯共聚物；將環(huán)糊精-聚2-( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯共聚物配置成濃度為1.5%的溶液于圓底燒瓶中，然后加入濃度為0.005mol/L的硝酸銀溶液，在室溫下攪拌18h，得到棕色溶液，即納米銀粒子，其平均粒徑為22nm。
[0031]實(shí)施例3
[0032]加入5g的環(huán)糊精和25g去離子水于三口燒瓶中，待環(huán)糊精完全溶解后加入6g的2-(二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯并使其混合均勻，得到混合單體；升溫至65°C后，滴加濃度為0.025mol/L的過硫酸鉀水溶液,過硫酸鉀水溶液滴加完后保溫反應(yīng)120min,將所得溶液在50°C的溫度下干燥24h后得到β-環(huán)糊精-聚2-( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯共聚物；將環(huán)糊精-聚甲2-( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯共聚物配置成濃度為2%的溶液于圓底燒瓶中，然后加入濃度為0.010mol/L的硝酸銀溶液，在室溫下攪拌24h，得到棕色溶液，即納米銀粒子，其平均粒徑為15nm。
[0033]實(shí)施例4
[0034]加入5g的環(huán)糊精和27.5g去離子水于三口燒瓶中，待β -環(huán)糊精完全溶解后加入7g的2-( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯并使其混合均勻，得到混合單體；升溫至80°C后，滴加濃度為0.030mol/L的過硫酸鉀水溶液,過硫酸鉀水溶液滴加完后保溫反應(yīng)180min，將所得溶液在46°C的溫度下干燥42h后得到β -環(huán)糊精-聚甲2-( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯共聚物；將環(huán)糊精-聚2-( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯共聚物配置成濃度為3%的溶液于圓底燒瓶中，然后加入濃度為0.010mol/L的硝酸銀溶液，在室溫下攪拌30h，得到棕色溶液，即納米銀粒子，其平均粒徑為19nm。
[0035]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制備的納米銀粒子的透射電鏡照片，由圖1可以看出:制備的納米銀粒子平均粒徑為33nm左右，粒徑分布均勻，且分散性好，呈規(guī)則的球形。本發(fā)明制備的納米銀粒子穩(wěn)定，貯存6個(gè)月都不會(huì)發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象。
【權(quán)利要求】
1.納米銀粒子的綠色原位制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟: 步驟1:將β-環(huán)糊精和去離子水加入反應(yīng)器中，待β-環(huán)糊精完全溶解后加入2-( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯并混合均勻，得到混合單體； 步驟2:將所述步驟I得到的混合單體升溫至40?80°C，加入引發(fā)劑水溶液，然后保溫反應(yīng)30?180min，將所得溶液干燥，得到β -環(huán)糊精-聚2-( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯共聚物； 步驟3:將所述步驟2得到的β-環(huán)糊精-聚2-( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯共聚物配置成一定濃度的溶液，然后加入硝酸銀溶液，在室溫下攪拌一定時(shí)間，即得。
2.如權(quán)利要求1所述的納米銀粒子的綠色原位制備方法，其特征在于，所述步驟I中β-環(huán)糊精和去離子水的質(zhì)量比為1:5?6。
3.如權(quán)利要求1所述的納米銀粒子的綠色原位制備方法，其特征在于，所述步驟I中2_( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯與β -環(huán)糊精的質(zhì)量比為0.2?1.4:1。
4.如權(quán)利要求1所述的納米銀粒子的綠色原位制備方法，其特征在于，所述步驟2中引發(fā)劑溶液為過硫酸鉀水溶液，過硫酸鉀水溶液的濃度為0.005mol/L?0.030mol/L。
5.如權(quán)利要求1所述的納米銀粒子的綠色原位制備方法，其特征在于，所述步驟2中干燥的溫度為45?50°C、時(shí)間為24?48h。
6.如權(quán)利要求1所述的納米銀粒子的綠色原位制備方法，其特征在于，所述步驟3中β -環(huán)糊精-聚2-( 二甲基氨)乙基甲基丙烯酸酯共聚物溶液的濃度為0.5%?3%。
7.如權(quán)利要求1所述的納米銀粒子的綠色原位制備方法，其特征在于，所述步驟3中硝酸銀溶液的濃度為0.001mol/L?0.010mol/L。
8.如權(quán)利要求1所述的納米銀粒子的綠色原位制備方法，其特征在于，所述步驟3中攪拌的時(shí)間為18?30h。
【文檔編號(hào)】B22F9/24GK104128614SQ201410325555
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】周建華, 陳欣, 馬建中, 賀仁妍, 王海龍, 陳賡 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)