CN102416478B - 一种制备不同形貌的银纳米粒子的绿色方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备不同形貌的银纳米粒子的绿色方法，采用水溶性银盐、葡萄糖类化合物与质量百分比含量为0.1％～4％的水溶性淀粉溶液混合形成混合溶液，在其中加入碱性水溶液调节酸碱度，然后在室温下反应即得到不同形貌的银纳米粒子，通过调节水溶性淀粉的含量以及碱性水溶液的加入量，能够得到粒径大小可控的球形、六面体以及多面体银纳米粒子，因此是一种绿色环保、简单易行、银纳米粒子形貌以及粒径大小可控的制备方法，具有良好的应用前景。

Description

一种制备不同形貌的银纳米粒子的绿色方法
技术领域
本发明涉及一种制备不同形貌的银纳米粒子的绿色方法，特别涉及一种在室温下制备球形、六面体、多面体银纳米粒子的绿色方法。
背景技术
银纳米粒子具有独特的光学、电子和量子尺寸相关的性能，因此在纳米催化载体、太阳能转换、环境分析、生物传感器以及各种抗菌材料中得到广泛的应用，尤其是广泛用于环境分析、生物传感、疾病的诊断、医用抗菌以及药物和基因传递领域。
关于银纳米粒子的制备方法，有很多的文献报道。通常，使用长链硫醇或长链胺制备胶体银纳米粒子，或者使用较贵的硼氢化钠作为还原剂，以获得单分散的银纳米粒子。但是，这些方法的操作过程都比较复杂，所获得的银纳米粒子由于表面包裹层多为长链硫醇或者长链胺而大大降低了其在日常生活应用领域的安全性。最重要的是，上述各种制备方法过程中会产生一些有毒物质，对环境会造成不同程度的污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有银纳米粒子的制备方法的不足，提供一种制备不同形貌的银纳米粒子的绿色方法，该方法简单易行、成本低廉、反应条件温和、可操作性强，是一种具有规模化生产潜力的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种制备不同形貌的银纳米粒子的绿色方法，具体包括如下步骤：
首先，将水溶性银盐和葡萄糖类化合物加入到水溶性淀粉溶液中，形成混合溶液；所述的水溶性淀粉溶液中，水溶性淀粉的质量百分数为0.1％～4％；所述的水溶性银盐与葡萄糖类化合物的摩尔比值为1∶5～5∶5；
然后，在混合溶液中加入适量的碱性溶液调节混合溶液的PH值为0～4、4～6或9～12；
最后，在室温的条件下反应一定时间，即得到粒径可控、分布均匀的球形、六面体或多面体银纳米粒子。
所述的水溶性银盐包括但不限于硝酸银、亚硝酸银和高氯酸银等。
所述的葡萄糖类化合物包括但不限于葡萄糖和果糖等。
所述的碱性水溶液包括但不限于氢氧化钠和氢氧化钾等。
所述的反应时间优选为1～5小时，进一步优选为2小时。
所述的水溶性银盐与葡萄糖类化合物的摩尔比值优选为2∶5。
本发明采用水溶性银盐、葡萄糖类化合物与水溶性淀粉溶液混合形成混合溶液，在其中加入碱性水溶液调节酸碱度，然后在室温下反应即得到不同形貌的银纳米粒子。通过调节水溶性淀粉的含量以及碱性水溶液的加入量，能够得到粒径大小可控的球形、六面体以及多面体银纳米粒子。与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)反应试剂及产物无毒副作用，绿色环保。
(2)通过控制不同的反应条件和实验参数，能够实现粒子形貌以及粒径大小可控的银纳米粒子。通过大量实验得到具体结论如下：
a)混合溶液中水溶性淀粉的质量百分数应小于或等于4％，否则反应不能发生；
b)制备不同形貌的银纳米粒子的最关键因素在于混合溶液的酸碱性。制备球形银纳米粒子时，混合溶液的pH不超过4；制备六面体银纳米粒子时，混合溶液的pH为4～6；制备多面体银纳米粒子时，混合溶液的pH为9～12；
c)通过调节混合溶液中水溶性淀粉的含量，能够控制不同形貌的银纳米粒子的粒径均匀度以及分散程度。对于六面体银纳米粒子，当水溶性淀粉的质量百分比优选为0.4％时，获得的六面体银纳米粒子粒径均匀，分散性较好；而对于球形和多面体银纳米粒子，水溶性淀粉的质量百分比优选为0.2％时，效果比较好。
(3)制备步骤简单，反应条件温和，在室温下能够制得银纳米粒子，并且银纳米粒子粒径均匀，分散稳定性好，具有很好的水溶性和生物相容性。
因此，本发明提供的制备方法是一种绿色环保、简单易行、银纳米粒子形貌以及粒径大小可控的制备方法，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例1制得的球形银纳米粒子的TEM图；
图2是本发明实施例1制得的球形银纳米粒子的粒径分布柱状图；
图3是本发明实施例2制得的六面体银纳米粒子的SEM图；
图4是本发明实施例2制得的六面体银纳米粒子的TEM图；
图5是本发明实施例3制得的多面体银纳米粒子的SEM图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
实施例1：
将500μL摩尔浓度为0.1M(M指代mol/L)的硝酸银和1250μL摩尔浓度为0.1M的葡萄糖加入到100mL质量百分比浓度为0.2％的水溶性淀粉溶液中，形成混合溶液；在搅拌的条件下，在混合溶液中逐滴加入200μL摩尔浓度为0.1M的氢氧化钠溶液，调节混合溶液的PH值为4.0，然后在室温的条件下反应2个小时，得到稳定的、分散均匀的银纳米粒子。
观察上述制备的银纳米粒子的TEM图，如图1所示，银纳米粒子形貌呈球形，粒径比较均匀。图2是该银纳米粒子的粒径分布柱状图，图中显示其平均粒径为8nm。
实施例2：
将500μL摩尔浓度为0.1M的硝酸银和1250μL摩尔浓度为0.1M的葡萄糖加入到100mL质量百分比浓度为0.4％的水溶性淀粉溶液中，在搅拌的条件下逐滴加入600μL摩尔浓度为0.1M的氢氧化钠溶液，调节混合溶液的PH值为6.0，在室温的条件下反应2个小时即可完成，制得稳定的、分散均匀的银纳米粒子。
在不同分辨率下观察上述制备的银纳米粒子的SEM图，如图3所示，银纳米粒子形貌呈六面体，均一性好，平均粒径为为200～300nm。相应制备的六面体银纳米粒子的TEM图，如图4所示，可以看出银纳米粒子结晶性好，为单晶。
实施例3：
将500μL摩尔浓度为0.1M的硝酸银和1250μL摩尔浓度为0.1M的葡萄糖加入到100mL质量百分比浓度为0.2％的水溶性淀粉溶液中，在搅拌的条件下逐滴加入1200μL摩尔浓度0.1M的氢氧化钠溶液，调节混合溶液的pH值为13.0，然后在室温的条件下反应2个小时，得到稳定的银纳米粒子。
观察上述制备的银纳米粒子的SEM图，如图5所示，银纳米粒子形貌为多面体，但是均匀性差。
实施例4：
将500μL摩尔浓度为0.1M的硝酸银和1250μL摩尔浓度为0.1M的果糖加入到100mL质量百分比浓度为0.2％的水溶性淀粉溶液中，形成混合溶液；在搅拌的条件下，在混合溶液中逐滴加入200μL摩尔浓度为0.1M的氢氧化钠溶液，调节混合溶液的PH值为4.0，然后在室温的条件下反应2个小时，得到稳定的、分散均匀的银纳米粒子。
上述制备的银纳米粒子形貌呈球形，粒径比较均匀。在室温下环境下至少可以稳定保存三个月而不会发生团聚现象。
实施例5：
本实施例与实施例1基本相同，所不同的是硝酸银的体积为250μL。
制备得到的银纳米粒子形貌呈球形，粒径比较均匀。在室温下环境下至少可以稳定保存三个月而不会发生团聚现象。
实施例6：
本实施例与实施例1基本相同，所不同的是硝酸银的体积为1250μL。
制备得到的银纳米粒子形貌呈球形，粒径比较均匀。在室温下环境下至少可以稳定保存三个月而不会发生团聚现象。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种制备不同形貌的银纳米粒子的绿色方法，其特征是：包括如下步骤：
首先，将水溶性银盐和葡萄糖类化合物加入到水溶性淀粉溶液中，形成混合溶液；所述的水溶性淀粉溶液中，水溶性淀粉的质量百分数为0.2%～4%；所述的水溶性银盐与葡萄糖类化合物的摩尔比值为1:5～5:5；
然后，在混合溶液中加入适量的碱性溶液调节混合溶液的PH值为0～4、4～6或9～12；
最后，在室温的条件下反应一定时间，即得到粒径可控、分布均匀的球形、六面体或多面体银纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的制备不同形貌的银纳米粒子的绿色方法，其特征是：所述的水溶性银盐包括硝酸银、亚硝酸银和高氯酸银。
3.根据权利要求1所述的制备不同形貌的银纳米粒子的绿色方法，其特征是：所述的葡萄糖类化合物包括葡萄糖和果糖。
4.根据权利要求1所述的制备不同形貌的银纳米粒子的绿色方法，其特征是：所述的碱性水溶液包括氢氧化钠和氢氧化钾。
5.根据权利要求1所述的制备不同形貌的银纳米粒子的绿色方法，其特征是：所述的反应时间为1～5小时。
6.根据权利要求1所述的制备不同形貌的银纳米粒子的绿色方法，其特征是：所述的水溶性银盐与葡萄糖类化合物的摩尔比值为2:5。
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