[發(fā)明專利]一種光催化木質(zhì)素還原硝酸銀制備銀納米顆粒的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201811593307.1
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109434098A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閔斗勇;張清桐;田風(fēng)玉;陳昌洲;李明富;王雙飛
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F9/24;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 45104
• 代理人: 王素娥

本發(fā)明公開了一種光催化木質(zhì)素還原硝酸銀制備銀納米顆粒(Ag NPs)的方法。該方法采用木質(zhì)素為原料，通過大分子自組裝制備木質(zhì)素納米顆粒(Lignin nanoparticles,LNPs)，利用木質(zhì)素納米顆粒表面還原性基團(羥基，羰基和醛基等)，在太陽光的催化下，將Ag⁺還原成形貌一致和大小均勻的Ag NPs。本發(fā)明方法，利用生物煉制和制漿造紙廢棄物木質(zhì)素為還原劑，制備Ag NPs，具有原料來源豐富，價格低廉等優(yōu)勢，制備過程僅使用木質(zhì)素和AgNO₃，未添加任何化學(xué)藥劑，只借助太陽光的能量，即可快速、批量制備形貌一致和大小均勻的Ag NPs，具有綠色環(huán)保的優(yōu)勢和廣泛應(yīng)用的潛力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光催化木質(zhì)素還原硝酸銀制備銀納米顆粒的方法，屬于納米材料綠色制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

Ag NPs具有特殊的表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等特殊的性能，表面微小尺寸的變化，顆粒間距的變化都會引起銀納米顆粒表面等離子共振發(fā)生變化，因此，銀納米顆?？杀粡V泛應(yīng)用于表面增強拉曼作用，比色探針等。與普通金屬銀相比，Ag NPs比表面積巨大，對淋球菌、大腸桿菌、沙眼衣原體等數(shù)十種致病菌具有更加強烈的殺滅作用。目前，Ag NPs的主要制備方法包括物理法和化學(xué)法。物理法可制備純度較高的Ag NPs，但是制備儀器昂貴，生產(chǎn)成本高。還原法是制備Ag NPs常用的化學(xué)方法之一。但是制備過程中常用到硼氫化鈉、水合肼等強還原性試劑，同時也用檸檬酸鈉等表面活性劑防止Ag NPs團聚。這些化學(xué)試劑不僅對環(huán)境和人體有害，而且制備的Ag NPs也很難從這些試劑中分離出來，嚴(yán)重地限制了AgNPs的應(yīng)用范圍。

公開號為CN105562712A的中國專利介紹了一種制備銀納米顆粒的方法。該方法首先在含有高分子保護劑的水溶液中，利用水合肼還原硝酸銀制備銀納米顆粒分散液，然后將制備的銀納米顆粒分散液與有機酸-醇溶液混合，充分反應(yīng)后，經(jīng)過沉積，過濾，洗滌，干燥，得到銀納米顆粒。此化學(xué)法具有效率高、可批量生產(chǎn)等優(yōu)點，但是水合肼是一種強腐蝕性的劇毒化學(xué)品，可自燃自爆，且制備過程中加入大量的有機酸，導(dǎo)致制備過程產(chǎn)生的廢水處理難度大，難以工業(yè)化應(yīng)用。

公開號為CN106041352A的中國專利介紹了一種有機酸銀包被銀納米顆粒的制備方法。將氫氧化鈉、有機酸、硝酸銀和水混合加熱反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)過離心、洗滌、烘干，再在氮氣氛圍中加熱220℃～280℃，保溫80～100min得到有機酸銀包被的銀納米顆粒。此方法操作簡便，適用于規(guī)模化生產(chǎn)，但是有機酸的使用不僅腐蝕生產(chǎn)設(shè)備而且產(chǎn)生大量酸性廢水，同時消耗大量的熱能，因此該發(fā)明方法不夠環(huán)保、節(jié)能。

木質(zhì)素是由苯基丙烷結(jié)構(gòu)組成的復(fù)雜三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是僅次于纖維素的第二大可再生天然聚合物。作為制漿造紙工業(yè)的廢棄物，全球每年木質(zhì)素產(chǎn)量約5000萬噸，但大都在制漿堿回收工段進行燃燒獲取熱能，只有不到2％用于生產(chǎn)膠粘劑、水泥減水劑、分散劑和表面活性劑等低價值的商業(yè)產(chǎn)品^[21]。木質(zhì)素大分子上含有豐富的羰基、羥基、醛基等還原性基團，同時具有良好的生物相容性和可降解性。這些特性使木質(zhì)素成為Ag NPs制備的潛在綠色還原劑。木質(zhì)素三維空間結(jié)構(gòu)還能使生成的Ag NPs穩(wěn)定地分散在水中，不發(fā)生聚沉。

太陽光是被公認(rèn)為世界上最大的可再生能源，具有清潔、無污染等優(yōu)點。將太陽光作為能量引入到木質(zhì)素與Ag⁺的反應(yīng)體系中，加速Ag NPs的生成，對于降低生產(chǎn)成本，減少化學(xué)藥劑對環(huán)境和人體造成的危害，擴大Ag NPs的應(yīng)用范圍，具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決目前化學(xué)法制備Ag NPs過程中存在使用有毒化學(xué)試劑的不足，提供一種光催化木質(zhì)素還原硝酸銀制備銀納米顆粒的方法，該方法是利用光催化木質(zhì)素還原AgNO₃，制備形貌一致、尺寸均勻的Ag NPs，實現(xiàn)生物質(zhì)精煉和制漿造紙廢棄物木質(zhì)素的高值化利用。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下。