[發明專利]一種木質素—納米銀溶膠的綠色快速制備方法

有效

• 申請號: 201410034717.8
• 申請日: 2014-01-25
• 公開（公告）號: CN103769604A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 王小英;沈祖廣;孫潤倉
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明屬于納米技術領域，具體涉及一種木質素—納米銀溶膠的綠色快速制備方法。

背景技術

銀是一種化學性質活潑的貴金屬，具有良好的導電性、延展性、導熱性以及抗菌殺菌性等特性。而納米銀又具有良好的表面效應、量子尺寸效應等特性，同時有著良好的催化、超導、還原氧化和殺菌抗菌等作用，使其在微電子、增強拉曼、醫學、光學生物材料等領域有著廣闊的應用前景。對于納米銀的制備，存在著多種方法：如傳統的化學還原法、多糖法、Tollens試劑法以及輻射法等。化學還原法是一種比較常見的制備方法，但是由于制備過程中經常用到檸檬酸鈉、硼氫化鈉和水合肼等化學試劑作為還原劑和穩定劑，會對環境產生污染，同時還很難使其與納米銀徹底分離，從很大程度上限制了納米銀在生物醫學領域的應用。而利用微波輻射法來制備納米銀，會對環境起到一定的保護作用，同時還具有能耗低、升溫快、加熱均勻、易于粒子成核、操作簡單、效率高等特點，完全符合“綠色化學”的理念。

木質素是制漿造紙過程中產生的廢棄物，大量存在于植物體內。木質素分子結構屬于空間三維結構，其含有大量的活性（醇）羥基、羧基等活性基團。而木質素分子中的γ位羥基在堿性條件下可以進行電子轉移轉化為具有還原性的醛基，在制備木質素—納米銀溶膠的過程中木質素起到還原和穩定劑的作用。

本發明提供了一種木質素綠色快速制備納米銀溶膠的方法。首次利用木質素作為還原劑和穩定劑，采用高效快速的微波輻射法制備木質素—納米銀溶膠。由于木質素分子是一種三維空間結構，能夠為納米銀的生長提供一個廣闊的空間，制備的納米銀溶膠能夠很好的分散而不團聚，同時由于納米銀的獨特性質，木質素—納米銀溶膠在生物、光學、醫療等領域有著巨大的應用前景。此外，由于木質素—納米銀溶膠制備過程中使用到的木質素屬于制漿造紙過程中的廢棄物，在自然界中大量存在，所以本發明不僅為農林廢棄物的高值化利用提供技術導向，也為納米金屬的合成提供新的途徑，同時為納米金屬的進一步研究與應用提供了依據。

發明內容

本發明公開了木質素綠色快速制備納米銀溶膠的方法。首先是將AgNO₃和NaOH的混合液在氨水的作用下轉化成更為活潑的[Ag(NH₃)₂]⁺，然后再利用堿性條件下的木質素作為還原劑和穩定劑，在微波輻射的條件下發生氧化還原反應，快速得到木質素—納米銀溶膠；所述木質素是從醋酸法制漿蒸煮過程產生的黑液中提取得到醋酸木質素或從堿法制漿蒸煮過程中產生的黑液中提取得到的堿木質素，其分子量為3000～5000?g/mol，分子結構中存在愈創木基（G）、紫丁香基（S）和對羥基苯基（H）三種基本單元結構形式，屬于HSG型木質素。

本發明具體通過以下技術方案實現：

（1）在黑暗環境中將質量濃度為50～200?mg/mL的NaOH溶液滴加到50~100?mg/mL的AgNO₃溶液中，邊滴加邊攪拌，直到不再產生沉淀，然后將質量分數為15%～25%的氨水滴加到混合溶液中，繼續攪拌，沉淀完全溶解即停止加入氨水，用超純水稀釋，配制成20～30?mL的[Ag(NH₃)₂]⁺溶液；

（2）將木質素溶于質量分數為1%～7?%的NaOH水溶液中配制成質量分數為0.8%～3?%的木質素溶液，置于微波反應器中，調節微波功率為600～800?W，微波溫度為50～80?℃，然后用注射器將新配制的銀氨溶液通過水相濾膜注入木質素溶液中，微波反應2～150?min后即得到木質素—納米銀溶膠。

上述方法中，所述木質素與AgNO₃的比例為50?mg:?0.2?mmol～50?mg:?0.6?mmol。

上述方法中，得到的木質素—納米銀溶膠中納米銀呈現球形，大小較為均一，粒徑分布在18～25?nm范圍內。所述木質素—納米銀溶膠于高速離心機離心（13500～15000?r/min，35～45min）沉淀后，分別重新溶于水和無水乙醇中，依然能夠均勻分散且不易團聚。

上述方法中，木質素分子結構屬于空間三維結構，而木質素分子中的γ位羥基在堿性條件下可以進行電子轉移轉化為具有還原性的醛基，在制備木質素—納米銀溶膠的過程中木質素起到還原和穩定劑的作用，反應不需加任何其他穩定劑、還原劑和分散劑等試劑。

上述方法中，快速的制備方法是用微波輻射法，符合“綠色化學”的理念。