專利名稱：一種納米銀溶膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米銀水溶膠及其制備方法，特別是涉及一種添加分散保護(hù)膠體的納米銀水溶膠及其制備方法。
背景技術(shù)：
納米銀早在上世紀(jì)70年代已經(jīng)被科學(xué)家所發(fā)現(xiàn)，納米銀及含有納米銀顆粒的組裝體系在力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、催化等眾多方面的優(yōu)異性能引起了人們極大的興趣，探索這些優(yōu)異性能的物理機(jī)制的工作正在進(jìn)行。納米銀在表面增強(qiáng)喇曼光譜、表面增強(qiáng)共振散射光譜、分子生物學(xué)、超分子體系等研究領(lǐng)域占有極為重要的地位；同時(shí)，納米銀也顯示出極為廣闊的應(yīng)用前景如利用納米銀作稀釋制冷劑的熱交換器效率較傳統(tǒng)材料高30％；在化纖中加入少量的納米銀，可以提高化纖品的功能性，并使其具有很強(qiáng)的殺菌能力；工業(yè)上用納米銀作為某些化學(xué)反應(yīng)的催化劑，納米銀顆粒-載體復(fù)合材料和Ag-介孔固體復(fù)合材料在吸附、分離和催化方面具有重要應(yīng)用，可大大提高反應(yīng)速度和效率等；在電子行業(yè)可以制造化學(xué)電池和光化學(xué)電池中的電極，電子元件、熱電子發(fā)射器、導(dǎo)電有機(jī)物和導(dǎo)電膏及紅外探測(cè)、光選擇吸收感光材料；涂料領(lǐng)域可以利用納米銀的廣譜殺菌作用開(kāi)發(fā)出新型無(wú)毒抗菌涂料，它對(duì)各種革蘭氏陽(yáng)性和革蘭氏陰性細(xì)菌、桿菌和真菌顯示出優(yōu)良抗菌能力。
目前，納米銀溶膠主要有兩種生產(chǎn)方法1、直接還原法將銀鹽和還原劑分別溶解在溶劑中，再將兩者混合制得銀溶膠，這種方法雖然工藝較為簡(jiǎn)單，但產(chǎn)品銀含量低，穩(wěn)定性差。
2、微乳液法兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑和助表面活性劑的作用下形成乳液，銀鹽和還原劑在膠束中經(jīng)成核、聚結(jié)，形成銀溶膠。通過(guò)控制溶劑用量、銀鹽和還原劑濃度、表面活性劑濃度及適當(dāng)反應(yīng)條件，可以較好地控制納米銀粒子大小及其分散性，但此類產(chǎn)品中由于含有表面活性劑，限制了銀溶膠的使用范圍，而破乳會(huì)導(dǎo)致納米微粒的團(tuán)聚，增加了生產(chǎn)成本，且工藝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種形態(tài)穩(wěn)定、分散均勻、銀含量高的納米銀溶膠及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中高含量的納米銀溶膠不易制得的缺點(diǎn)，且該制造方法簡(jiǎn)單，便于工業(yè)中大規(guī)模使用。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種納米銀溶膠，其特征在于該銀溶膠是采用氧化還原法按照如下配方制作的硝酸銀1×10-6～10-1mol 還原劑1×10-6～1mol蒸餾水1L 保護(hù)膠體0.01～100克。
其中還原劑包括硼氫化鈉、水合肼、抗壞血酸、檸檬酸及其鹽、鞣酸、葡萄糖、草酸、金屬粉末、亞磷酸鈉等；保護(hù)膠體包括聚乙烯醇及其衍生物、聚乙烯吡咯烷酮及其衍生物、纖維素及其衍生物、聚丙烯酸(鹽)及其衍生物、聚酰胺及其衍生物、粘土、硅藻土、甲殼素、膠原蛋白、果膠等。
所述纖維素及其衍生物為纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基羧甲基纖維素。
所述粘土為滑石、蒙脫土、蛭石、云母及上述物質(zhì)的人工改性物。
所述的銀溶膠氧化還原反應(yīng)中硝酸銀和還原劑的摩爾比例為1∶1～1∶10。
所述的分散保護(hù)膠體重量為蒸餾水重量的0.01％～10％。
所述的納米銀溶膠，其銀溶膠中分散保護(hù)膠體的表面和內(nèi)部吸附納米銀顆粒，且銀顆粒的粒徑范圍為1～50納米。
所述的納米銀溶膠，其銀溶膠濃度可高達(dá)10000ppm。
將分散保護(hù)膠體溶液摻入硝酸銀溶液和還原劑溶液中進(jìn)行銀溶膠氧化還原反應(yīng)，從而制得納米銀溶膠。
本發(fā)明中的納米銀溶膠的制備方法，采用如下步驟A1、分別制取硝酸銀水溶液、還原劑水溶液和分散保護(hù)膠體水溶液；B1、將分散保護(hù)膠體水溶液和還原劑水溶液放入反應(yīng)釜中，并攪拌均勻；C1、將硝酸銀水溶液首先置入流量控制器中并控制其流至反應(yīng)釜的流量，在攪拌下，滴加到裝有還原劑水溶液和分散保護(hù)膠體水溶液的反應(yīng)釜中，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌1-24小時(shí)，得銀溶膠產(chǎn)物；D1、封裝保存上述銀溶膠產(chǎn)物。
本發(fā)明中的納米銀溶膠的制備方法，也可采用如下步驟A2、分別制取硝酸銀水溶液、還原劑水溶液和分散保護(hù)膠體水溶液；B2、將分散保護(hù)膠體水溶液和硝酸銀水溶液放入反應(yīng)釜中，并攪拌均勻；C2、將還原劑水溶液首先置入流量控制器中并控制其流至反應(yīng)釜的流量，在攪拌下，滴加到裝有分散保護(hù)膠體水溶液和硝酸銀水溶液的反應(yīng)釜中，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌1-24小時(shí)，得銀溶膠產(chǎn)物；D2、封裝保存上述銀溶膠產(chǎn)物。
所述的步驟A1和A2中，所述的硝酸銀水溶液、還原劑水溶液和分散保護(hù)膠體水溶液的濃度分別為1×10-6～10-1mol/L、1×10-6～1mol/L、0.01～100g/L。
本發(fā)明有益效果在于在本發(fā)明中，利用分散保護(hù)膠體所帶電荷對(duì)銀離子產(chǎn)生吸引作用力，使銀自組裝分散在分散保護(hù)膠體中；同時(shí)，通過(guò)分散保護(hù)膠體在溶液中形成三維空間結(jié)構(gòu)，將銀離子分散在其中，這樣，通過(guò)分散保護(hù)膠體的表面和內(nèi)部空隙吸附納米銀顆粒，限制了銀離子在還原過(guò)程中的生長(zhǎng)，很好地解決了納米銀溶膠(尤其在納米銀濃度較高時(shí))不穩(wěn)定、顆粒易團(tuán)聚、變色等問(wèn)題，且這種方法不需加熱，工藝、設(shè)備簡(jiǎn)單，能很好地控制銀粒子大小的增長(zhǎng)，因此，本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單且效率高，所制得的納米銀溶膠濃度高(高達(dá)10000ppm)、雜質(zhì)少、穩(wěn)定性高、粒徑小(50nm以下)且分布均勻，可廣泛應(yīng)用于電子、紡織、醫(yī)療衛(wèi)生、食品、涂料、塑料等領(lǐng)域中，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施例1取硝酸銀0.01摩爾，按硝酸銀和還原劑的摩爾比例為1∶10，取還原劑，如硼氫化鈉0.1摩爾，取分散保護(hù)膠體，如聚乙烯醇及其衍生物1000公斤，蒸餾水10000升，此時(shí)，分散保護(hù)膠體的重量為蒸餾水重量的10％，按照如下工藝步驟將硝酸銀、還原劑和分散保護(hù)膠體分別溶于蒸餾水中，制取濃度分別為1×10-6mol/L、1×10-5mol/L、100g/L的硝酸銀水溶液、還原劑水溶液和分散保護(hù)膠體水溶液；將分散保護(hù)膠體水溶液和還原劑水溶液放入反應(yīng)釜中，并攪拌均勻；
將硝酸銀水溶液置入流量控制器中，控制其流至反應(yīng)釜的流量，在攪拌下滴加到上述反應(yīng)釜中，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌24小時(shí)，得銀溶膠產(chǎn)物；封裝保存所述銀溶膠產(chǎn)物。
這樣，分散保護(hù)膠體溶液與還原劑溶液均勻混和后，通過(guò)硝酸銀和還原劑的銀溶膠氧化還原反應(yīng)，得到本發(fā)明的納米銀溶膠。
實(shí)施例2取硝酸銀0.25摩爾，按硝酸銀和還原劑的摩爾比例為1∶5，取還原劑，如硼氫化鈉1.25摩爾，取分散保護(hù)膠體，如聚乙烯醇及其衍生物2.5公斤，蒸餾水25升，此時(shí)，分散保護(hù)膠體的重量為蒸餾水重量的10％，按照如下工藝步驟將硝酸銀、還原劑和分散保護(hù)膠體分別溶于蒸餾水中，制取濃度分別為1×10-2mol/L、5×10-2mol/L、100g/L的硝酸銀水溶液、還原劑水溶液和分散保護(hù)膠體水溶液；將分散保護(hù)膠體水溶液和硝酸銀水溶液放入反應(yīng)釜中，并攪拌均勻；將還原劑水溶液置入流量控制器中，控制其流至反應(yīng)釜的流量，在攪拌下滴加到上述反應(yīng)釜中，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌5小時(shí)，得銀溶膠產(chǎn)物；封裝保存所述銀溶膠產(chǎn)物。
這樣，分散保護(hù)膠體溶液與硝酸銀溶液均勻混和后，通過(guò)硝酸銀和還原劑的銀溶膠氧化還原反應(yīng)，得到本發(fā)明的納米銀溶膠。
實(shí)施例3取硝酸銀1摩爾，按硝酸銀和還原劑的摩爾比例為1∶1，取還原劑，如亞磷酸鈉1摩爾，取分散保護(hù)膠體，如聚乙烯吡咯烷酮及其衍生物50公斤，蒸餾水1000升，此時(shí)，分散保護(hù)膠體的重量為蒸餾水重量的5％，按照如下工藝步驟將硝酸銀、還原劑和分散保護(hù)膠體分別溶于蒸餾水中，制取濃度分別為1×10-3mol/L、1×10-3mol/L、50g/L的硝酸銀水溶液、還原劑水溶液和分散保護(hù)膠體水溶液；將分散保護(hù)膠體水溶液和還原劑水溶液放入反應(yīng)釜中，并攪拌均勻；將硝酸銀水溶液置入流量控制器中，控制其流至反應(yīng)釜的流量，在攪拌下滴加到上述反應(yīng)釜中，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌16小時(shí)，得銀溶膠產(chǎn)物；封裝保存所述銀溶膠產(chǎn)物。
這樣，分散保護(hù)膠體溶液與還原劑溶液均勻混和后，通過(guò)硝酸銀和還原劑的銀溶膠氧化還原反應(yīng)，得到本發(fā)明的納米銀溶膠。
實(shí)施例4取硝酸銀2.5摩爾，按硝酸銀和還原劑的摩爾比例為1∶3，取還原劑，如水合肼7.5摩爾，取分散保護(hù)膠體，如纖維素及其衍生物0.25公斤，蒸餾水25升，此時(shí)，分散保護(hù)膠體的重量為蒸餾水總量的1％，按照如下工藝步驟將硝酸銀、還原劑和分散保護(hù)膠體分別溶于蒸餾水中，制取濃度分別為1×10-1mol/L、3×10-1mol/L、10g/L的硝酸銀水溶液、還原劑水溶液和分散保護(hù)膠體水溶液；將分散保護(hù)膠體水溶液和還原劑水溶液放入反應(yīng)釜中，并攪拌均勻；將硝酸銀水溶液置入流量控制器中，控制其流至反應(yīng)釜的流量，在攪拌下滴加到上述反應(yīng)釜中，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌8小時(shí)，得銀溶膠產(chǎn)物；封裝保存所述銀溶膠產(chǎn)物。
這樣，分散保護(hù)膠體溶液與還原劑溶液均勻混和后，通過(guò)硝酸銀和還原劑的銀溶膠氧化還原反應(yīng)，得到本發(fā)明的納米銀溶膠。
實(shí)施例5取硝酸銀2.5摩爾，按硝酸銀和還原劑的摩爾比例為1∶6，取還原劑，如抗壞血酸15摩爾，取分散保護(hù)膠體，如粘土0.0025公斤，蒸餾水25升，此時(shí)，分散保護(hù)膠體的重量為蒸餾水重量的0.01％，按照如下工藝步驟將硝酸銀、還原劑和分散保護(hù)膠體分別溶于蒸餾水中，制取濃度分別為1×10-1mol/L、6×10-1mol/L、0.1g/L的硝酸銀水溶液、還原劑水溶液和分散保護(hù)膠體水溶液；將分散保護(hù)膠體水溶液和還原劑水溶液放入反應(yīng)釜中，并攪拌均勻；將硝酸銀水溶液置入流量控制器中，控制其流至反應(yīng)釜的流量，在攪拌下滴加到上述反應(yīng)釜中，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，得銀溶膠反應(yīng)物；封裝保存所述銀溶膠反應(yīng)物。
這樣，分散保護(hù)膠體溶液與還原劑溶液均勻混和后，通過(guò)硝酸銀和還原劑的銀溶膠氧化還原反應(yīng)，得到本發(fā)明的納米銀溶膠。
在上述實(shí)施例中，還原劑還可為檸檬酸及其鹽、鞣酸、草酸、葡萄糖或金屬粉末，應(yīng)用這些不同物質(zhì)的還原劑在本發(fā)明工藝步驟中，其操作步驟與上所述是一致的。
在上述實(shí)施例中，分散保護(hù)膠體可為羧酸鹽、丙烯酸及其鹽、聚酰胺、硅藻土、甲殼素、膠原蛋白、果膠，應(yīng)用這些不同物質(zhì)的分散保護(hù)膠體在本發(fā)明工藝步驟中，其操作步驟與上所述是一致的。
值得注意的是在實(shí)施例4中，分散保護(hù)膠體采用纖維素及其衍生物，這種纖維素及其衍生物可以是纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素或羥丙基羧甲基纖維素，至于其工藝操作步驟與上所述是一致的。
在實(shí)施例5中，分散保護(hù)膠體采用粘土，這種粘土可以是滑石、蒙脫土、蛭石、云母或所述物質(zhì)的人工改性物，至于其工藝操作步驟與上所述是一致的。
權(quán)利要求
1.一種納米銀溶膠，其特征在于該銀溶膠是采用氧化還原法按照如下配方制作的硝酸銀1×10-6～10-1mol 還原劑1×10-6～1mol蒸餾水1L 保護(hù)膠體0.01～100克。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀溶膠，其特征在于還原劑包括硼氫化鈉、水合肼、抗壞血酸、檸檬酸及其鹽、鞣酸、葡萄糖、草酸、金屬粉末、亞磷酸鈉等；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀溶膠，其特征在于保護(hù)膠體包括聚乙烯醇及其衍生物、聚乙烯吡咯烷酮及其衍生物、纖維素及其衍生物、聚丙烯酸(鹽)及其衍生物、聚酰胺及其衍生物、粘土、硅藻土、甲殼素、膠原蛋白、果膠等。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米銀溶膠，其特征在于所述纖維素及其衍生物為纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基羧甲基纖維素；粘土為滑石、蒙脫土、蛭石、云母及上述物質(zhì)的人工改性物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀溶膠的制備方法，其特征在于所述的銀溶膠氧化還原反應(yīng)中硝酸銀和還原劑的摩爾比例為1∶1～1∶10。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀溶膠的制備方法，其特征在于所述的分散保護(hù)膠體的重量為蒸餾水重量的0.01％～10％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀溶膠，其特征在于所述的納米銀溶膠，其銀溶膠中分散保護(hù)膠體的表面和內(nèi)部吸附納米銀顆粒，且銀顆粒的粒徑范圍為1～50納米。
8.一種納米銀溶膠的制備方法，其特征在于該納米銀溶膠的制備步驟為A1、分別制取硝酸銀水溶液、還原劑水溶液和分散保護(hù)膠體水溶液；B1、將分散保護(hù)膠體水溶液和還原劑水溶液放入反應(yīng)釜中，并攪拌均勻；C1、將硝酸銀水溶液首先置入流量控制器中并控制其流至反應(yīng)釜的流量，在攪拌下，滴加到裝有還原劑水溶液和分散保護(hù)膠體水溶液的反應(yīng)釜中，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌1-24小時(shí)，得銀溶膠產(chǎn)物；D1、封裝保存上述銀溶膠產(chǎn)物。
9.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的納米銀溶膠的制備工藝，其特征在于它采用如下步驟A2、分別制取硝酸銀水溶液、還原劑水溶液和分散保護(hù)膠體水溶液；B2、將分散保護(hù)膠體水溶液和硝酸銀水溶液放入反應(yīng)釜中，并攪拌均勻；C2、將還原劑水溶液首先置入流量控制器中并控制其流至反應(yīng)釜的流量，在攪拌下滴加到裝有分散保護(hù)膠體水溶液和硝酸銀水溶液的反應(yīng)釜中，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌1-24小時(shí)，得銀溶膠產(chǎn)物；D2、封裝保存上述銀溶膠產(chǎn)物。
10.根據(jù)權(quán)利要求8和9所述的納米銀溶膠的制備方法，其特征在于在步驟A1和A2中，所述的硝酸銀水溶液、還原劑水溶液和分散保護(hù)膠體水溶液的濃度分別為1×10-6～10-1mol/L、1×10-6～1mol/L、0.01～100g/L。
全文摘要
一種納米銀溶膠及其制備方法，采用分散保護(hù)膠體溶液摻入硝酸銀溶液和還原劑溶液的銀溶膠氧化還原反應(yīng)；能很好地控制銀粒子大小的增長(zhǎng)，因此，本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單且效率高，所制得的納米銀溶膠濃度高(高達(dá)10000ppm)、雜質(zhì)少、穩(wěn)定性高、粒徑小且分散均勻，可廣泛應(yīng)用于電子、紡織、醫(yī)療衛(wèi)生、食品、涂料、塑料等領(lǐng)域中。
文檔編號(hào)B22F9/24GK1583332SQ20041002749
公開(kāi)日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月8日
發(fā)明者陳麗瓊, 劉杰 申請(qǐng)人:陳麗瓊, 劉杰