專利名稱：一種水分散型金屬納米粒子的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種水分散型金屬納米粒子的制備方法，所屬技術領域為材料、生物、化學等學科的交叉領域。
背景技術：
由于可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護的需要，在過去的幾十年里，以天然可再生資源為基 礎的生物降解材料受到了國內外研究人員和生產(chǎn)企業(yè)越來越多的重視，納米纖維素的制備 和應用也得到了廣泛的研究。納米纖維素具有生物相容性、可生物降解、制備方法簡單等優(yōu) 點，通常是由天然纖維素通過酸催化水解法制得。纖維素的化學結構是由D-吡喃葡萄糖環(huán) 彼此以β-1，4-糖苷鍵聯(lián)結而成的線形高分子。纖維素分子中葡萄糖單元中有1個伯羥基 和2個仲羥基，這使得纖維素具有很好的化學反應活性，以及對金屬離子的吸附作用，因此 納米纖維素可以作為良好的分散劑和穩(wěn)定劑。近些年來金屬納米粒子在生物、物理、化學、醫(yī)學等領域得到了越來越廣泛的應 用。通常使用石化基表面活性劑或者高分子聚合物作為分散劑和穩(wěn)定劑制備金屬納米粒 子。專利CN101497134和CN101497133以聚乙二醇為分散劑和穩(wěn)定劑制備貴金屬納米粒 子；專利CN1623889以芳香雜環(huán)化合物為保護劑制備金屬納米粒子；專利CN101070141、 CN1986418和CN101386069分別使用不同種類的石化產(chǎn)品制備了金屬納米粒子。上述專利 報道的方法或工藝復雜、或制備的金屬納米粒子水分散性能較差。隨著石油資源的日益枯竭，尋找可替代石化產(chǎn)品用于制備金屬納米粒子的穩(wěn)定劑 和分散劑具有重要的意義。

發(fā)明內容
為了解決現(xiàn)有技術存在的以石化產(chǎn)品制備金屬納米離子工藝復雜、水分散性差的 缺點，本發(fā)明提出一種水分散型金屬納米粒子的制備方法，使用天然可再生的納米纖維素 作為分散劑和穩(wěn)定劑，工藝簡單、水分散性好。本發(fā)明的技術方案為一種水分散型金屬納米粒子的制備方法，按照金屬離子或 金屬離子配合物與納米纖維素的質量比為1 300 1 3的比例，將金屬離子或金屬離 子配合物加入到質量濃度為0. 01% 5%的納米纖維素分散液中，攪拌混合均勻，在30 90°C下，加入還原劑還原金屬離子，并在該溫度下熟化，然后，離心分離、洗滌，得到水分散 型金屬納米粒子。所述的納米纖維素是以棉纖維、麻纖維、木漿纖維、竹纖維或微晶纖維素中的任意 一種制備而成。所述的金屬離子或金屬離子配合物為金、鉬、銅、鉛、鎳中的任意一種，或金、鉬、 銅、鉛、鎳的離子配合物。所述的還原劑是水合胼、硼氫化鈉、次磷酸鈉、檸檬酸鈉或抗壞血酸中的任意一 種。
本發(fā)明所涉及的金屬納米粒子，指粒徑在1 100納米的微小單一金屬納米粒子， 該金屬納米粒子在室溫條件下，不易被空氣氧化，有良好的穩(wěn)定性。有益效果1.本發(fā)明以天然生物質資源納米纖維素作為分散劑和穩(wěn)定劑制備水分散型金屬 納米粒子，制備方法簡單，金屬納米粒子尺度可調控，在水中具有良好的分散性和穩(wěn)定性。 本發(fā)明所采用的方法簡單、成本低、可操作性強、無需特殊的儀器和設備。2.本發(fā)明制備的納米纖維素具有生物相容性好、可生物降解、水中分散均一穩(wěn)定 等特點，尤其適用于在生物和醫(yī)學領域中的應用。


圖1是制備的水分散型金納米粒子的微觀結構圖；圖2是制備的水分散型鎳納米粒子的微觀結構圖；圖3是制備的水分散型銅納米粒子的微觀結構圖；圖4是制備的水分散型鉛納米粒子的微觀結構圖；圖5是制備的水分散型鉬納米粒子的微觀結構圖。
具體實施例方式以下實施例是為本發(fā)明的一些舉例，不是對本發(fā)明的限定。使用的納米纖維素是實驗室自制(制備方法參考專利申請CN101509209中記載 的)，其他原料皆為市售。一種水分散型金屬納米粒子的制備方法(1)配制納米纖維素水分散液，納米纖 維素的質量濃度在0.01% 5%之間；(2)將一定量的金屬離子或金屬離子配合物加入到 納米纖維素分散液中，金屬離子或金屬離子配合物與纖維素的質量比在1 300 1 3 之間，機械攪拌混合均勻；(3)在30 90°C溫度條件下，加入還原劑還原金屬離子，并在該 反應溫度條件下熟化10分鐘 2天。(4)將熟化后的分散液進行離心分離、洗滌1 6次， 得到水分散型金屬納米粒子。上述納米纖維素可以是以棉纖維、麻纖維、木漿纖維、竹纖維或微晶纖維素，加入 的金屬離子可以是金、鉬、銅、鉛或鎳中的任意一種的金屬離子或其配合物，使用的還原劑 可以是水合胼、硼氫化鈉、次磷酸鈉、檸檬酸鈉或抗壞血酸中的任意一種，還原劑的用量為 金屬離子物質的量的1. 2 5倍。實施例1 燒瓶中配置30克質量濃度為0. 5%的由脫脂棉制備的納米纖維素懸浮液，加入5 毫升0. lmol/L的HAuCl4溶液，水浴升溫至60°C保溫，冷凝回流，并且磁力攪拌，60分鐘后， 滴加ImL水合胼，熟化2小時，離心分離金納米粒子，對產(chǎn)物水洗6次，得到水分散型金納米 粒子，如圖1所示，粒徑在5士2nm，從圖上可以看出分散性很好，在水中配制wt的分散 液靜置一個月后無明顯沉降。實施例2 燒瓶中配置600克wt的由亞麻制備的納米纖維素懸浮液，加入40毫升 0. 5mol/L的Ni (NO3) 3溶液，NaOH調溶液至弱堿性，水浴升溫至90°C保溫，冷凝回流，并且持續(xù)機械攪拌，30分鐘后滴加30mL水合胼，熟化4小時，離心分離鎳納米粒子，對產(chǎn)物水洗3 次，得到水分散型鎳納米粒子，如圖2所示，粒徑在5nm以下，從圖上可以看出分散性很好， 在水中配制wt的分散液靜置一個月后無明顯沉降。實施例3 燒瓶中配置100克2% wt的由木漿制備的納米纖維素懸浮液，加入10毫升 0. 2mol/L的CuSO4溶液，水浴升溫至40°C保溫，冷凝回流，并且磁力攪拌，90分鐘后滴加 IOmL硼氫化鈉溶液(0. 01mol/L)，熟化12小時，離心分離銅納米粒子，對產(chǎn)物水洗3次，得 到水分散型銅納米粒子，如圖3所示，粒徑在20 50nm之間，從圖上可以看出分散性很好， 在水中配制wt的分散液靜置一個月后無明顯沉降。實施例4 燒瓶中配置50克4% Wt的由竹纖維制備的納米纖維素懸浮液，加入5毫升 0. 02mol/L的Pb (NO3) 2溶液，水浴升溫至30°C保溫，并且磁力攪拌，30分鐘后滴加5mL次磷 酸鈉溶液(0. Olmol/L)，熟化3小時，離心分離鉛納米粒子，對產(chǎn)物水洗5次，得到水分散型 鉛納米粒子，如圖4所示，粒徑在IOnm左右，從圖上可以看出分散性較好，在水中配制1 % wt的分散液靜置一個月后無明顯沉降。實施例5:燒瓶中配置150克質量濃度為0. 01% wt的由微晶纖維素制備的納米纖維素懸浮 液，加入5毫升0. lmol/L的H2PtCl6溶液，水浴升溫至90°C保溫，冷凝回流，并且磁力攪拌， 60分鐘后，滴加IOmL抗壞血酸溶液(0. 5mol/L)，熟化20分鐘，離心分離鉬納米粒子，對產(chǎn) 物水洗6次，得到水分散型鉬納米粒子，如圖5所示，粒徑在IOnm左右，從圖上可以看 分 散性較好，在水中配制wt的分散液靜置一個月后無明顯沉降。
權利要求
一種水分散型金屬納米粒子的制備方法，其特征在于，按照金屬離子或金屬離子配合物與納米纖維素的質量比為1∶300～1∶3的比例，將金屬離子或金屬離子配合物加入到質量濃度為0.01％～5％的納米纖維素分散液中，攪拌混合均勻，在30～90℃下，加入還原劑還原金屬離子，并在該溫度下熟化，然后，離心分離、洗滌，得到水分散型金屬納米粒子。
2.根據(jù)權利要求1所述的水分散型金屬納米粒子的制備方法，其特征在于，所述的納 米纖維素是以棉纖維、麻纖維、木漿纖維、竹纖維或微晶纖維素中的任意一種制備而成。
3.根據(jù)權利要求1所述的水分散型金屬納米粒子的制備方法，其特征在于，所述的金 屬離子或金屬離子配合物為金、鉬、銅、鉛、鎳中的任意一種，或金、鉬、銅、鉛、鎳的離子配合 物。
4.根據(jù)權利要求1所述的水分散型金屬納米粒子的制備方法，其特征在于，所述的還 原劑是水合胼、硼氫化鈉、次磷酸鈉、檸檬酸鈉或抗壞血酸中的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水分散型金屬納米粒子的制備方法。將金屬離子或金屬離子配合物加入到納米纖維素分散液中，在一定溫度條件下以還原劑對金屬離子進行還原，還原后的金屬粒子在反應液中熟化一段時間后，離心分離洗滌，得到水分散型金屬納米粒子，制備的金屬納米粒子可用于生物、物理、化學、醫(yī)學等領域。
文檔編號B22F9/24GK101869989SQ201010193339
公開日2010年10月27日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權日2010年6月3日
發(fā)明者劉鶴, 商士斌, 宋湛謙, 王丹 申請人:中國林業(yè)科學研究院林產(chǎn)化學工業(yè)研究所