一種利用石竹茶浸提液製備銀納米顆粒的方法與流程
2023-07-11 20:37:11 1
本發明屬於納米材料製備技術領域，具體涉及一種利用石竹茶浸提液製備銀納米顆粒的方法。
背景技術：
銀納米粒子因其良好的化學穩定性、導電性、高塑性和抗氧化性等優點，在化學催化、能源、印刷、電子和生物等領域有著廣闊的應用前景，尤其在生物醫學方面，銀納米顆粒具有超強的殺菌能力，文獻上指出，納米銀可殺菌種類達650種以上。近年來，研究者發現納米銀的表面存在強烈的表面等離子共振現象，利用其獨特的共振頻率可以對生物體進行標記，從而達到醫學檢測的目的。然而，在對銀納米顆粒的利用過程中，人們逐漸發現銀納米顆粒表面必須做到無毒無化學試劑殘留方可對其進行進一步的生物應用，而銀納米顆粒的品質直接取決於合成方法。
傳統的銀納米顆粒的合成方法主要可分為物理法和化學法。物理合成法對實驗設備和實驗條件的要求較高，且難以得到尺寸均勻的粒子。相對而言，化學合成法是一種較為成熟的合成方法，主要包括氣相沉積法，液相還原法和電解法等。其中，液相還原法應用較為普遍，它是利用還原劑對銀離子進行還原反應，完成銀納米顆粒的製備。化學合成法一般需引入化學試劑和分散劑，部分化學試劑有毒性，甚至有致癌作用。這不利於納米銀在生物醫學領域的應用，並且會對生態環境造成負面的影響。
技術實現要素：
本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在於提供一種利用石竹茶浸提液製備銀納米顆粒的方法，以解決現有製備方法中存在的製備成本高，能耗大，且穩定性差，不易保存的技術問題。
本發明提供了一種利用石竹茶浸提液製備銀納米顆粒的方法，具有這樣的特徵，包括以下步驟：步驟一，將石竹茶在常溫下浸泡於去離子水中0.5～2.0h，得到混合茶水，石竹茶與去離子水的質量比為1:100～300；步驟二，將混合茶水過濾後進行離心分離，得到上清液，該上清液即為石竹茶浸提液；步驟三，向石竹茶浸提液中添加鹼溶液，保持反應體系的ph值在7.0～9.0之間；步驟四，將步驟三中的石竹茶浸提液加熱至沸騰；步驟五，在沸騰狀態下，向石竹茶浸提液中加入0.005～0.012mol/l的硝酸銀溶液，沸騰狀態下進行反應1～60min；步驟六，反應結束後，得到反應液，將反應液進行離心，得到沉澱物；以及步驟七，將沉澱物進行乾燥得到銀納米顆粒。
在本發明提供的利用石竹茶浸提液製備銀納米顆粒的方法中，還可以具有這樣的特徵：其中，在步驟三中，鹼溶液為氫氧化鉀溶液、氫氧化鈉溶液或氫氧化鈣溶液。
在本發明提供的利用石竹茶浸提液製備銀納米顆粒的方法中，還可以具有這樣的特徵：其中，在步驟三中，鹼溶液的濃度為0.5～2.0mol/l。
在本發明提供的利用石竹茶浸提液製備銀納米顆粒的方法中，還可以具有這樣的特徵：其中，在步驟五中，在加入硝酸銀溶液之前維持石竹茶浸提液沸騰5～25min。
在本發明提供的利用石竹茶浸提液製備銀納米顆粒的方法中，還可以具有這樣的特徵：其中，在步驟五中，向石竹茶浸提液中加入硝酸銀溶液進行反應並維持反應過程中ph值在8.0～8.6之間。
發明的作用與效果
根據本發明所涉及的利用石竹茶浸提液製備銀納米顆粒的方法，因為以石竹茶浸提液作為還原劑合成的銀納米顆粒均勻、分散性好且具有較高的穩定性，發明人在大量試驗中意外發現，所合成的銀納米膠體在常溫下保存兩個月，無明顯沉聚物產生。另外，本發明所提供的納米銀顆粒的製備方法採用的設備簡單，操作方便，對環境不會造成汙染。石竹茶浸提液方便易得、價格低廉、且沒有毒性，以其作為還原劑代替以往使用的化學試劑(檸檬酸鈉、抗壞血酸、不飽和醇等)，所製備的銀納米顆粒表面不會產生有毒化學試劑殘留，銀納米顆粒均勻，穩定性好，且表現出了明顯的光學信號，因此合成的銀納米可以應用於生物醫藥領域。
附圖說明
圖1是本發明的實施例一中反應2分鐘、5分鐘、10分鐘、15分鐘後獲取的反應液照片；
圖2是本發明的實施例一中反應2分鐘、5分鐘、10分鐘、15分鐘後獲取的反應液的紫外-可見吸收光譜(uv-vis)圖；
圖3是本發明的實施例一中反應時間為10分鐘時所得到的銀納米顆粒的透射電子顯微鏡(tem)圖；
圖4是本發明的實施例一中反應時間為10分鐘時所得到的銀納米顆粒的x-射線衍射譜(xrd)圖；
圖5是本發明的實施例二中反應2min、5min、10min、15min後獲取的反應液照片；
圖6是本發明的實施例二中反應2分鐘、5分鐘、10分鐘、15分鐘後獲取的反應液的紫外-可見吸收光譜(uv-vis)圖；
圖7是本發明的實施例二中反應時間為10分鐘時所得到的銀納米顆粒的x-射線衍射譜(tem)圖；以及
圖8是本發明的實施例二中反應時間為10分鐘時所得到的銀納米顆粒的x-射線衍射譜(edx)圖。
具體實施方式
為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，以下實施例結合附圖對本發明利用石竹茶浸提液製備銀納米顆粒的方法作具體闡述。
步驟一，將石竹茶(g)以及去離子水(ml)按質量比為1:100～300混合，在常溫下浸泡0.5～2.0h，得到混合茶水。在本實施例中，石竹茶與去離子水的質量比為1:100，浸泡時間為1h。
步驟二，將混合茶水進行過濾，後進行離心分離，得到上清液，該上清液即為石竹茶浸提液。
步驟三，將硝酸銀晶體溶解於去離子水中得到硝酸銀溶液，硝酸銀溶液的物質的量的濃度為0.005～0.012mol/l。在本實施例中，硝酸銀溶液的物質的量的濃度為0.01mol/l。
步驟四，將所用玻璃容器用去離子水洗滌乾淨，取6ml的石竹茶浸提液放入燒瓶中，後依次加入10ml的去離子水和100μl鹼溶液，維持石竹茶浸提液的ph值在7.0～9.0之間。鹼溶液為氫氧化鉀溶液、氫氧化鈉溶液或氫氧化鈣溶液，鹼溶液的濃度為0.5～2.0mol/l。在本實施例中，鹼溶液為氫氧化鈉溶液，該氫氧化鈉溶液的物質的量的濃度為1mol/l。
步驟五，將ph值在7.0～9.0之間加入去離子水和氫氧化鈉溶液的石竹茶浸提液加熱至沸騰，沸騰10min，測得石竹茶浸提液的ph值為8.23。
步驟六，在沸騰狀態下，向石竹茶浸提液中加入0.5ml的硝酸銀溶液進行反應1～60min。在本實施例中，反應時間分別為2分鐘、5分鐘、10分鐘、15分鐘。
步驟七，反應結束後，分別得到反應時間分別為2分鐘、5分鐘、10分鐘、15分鐘的反應液。對得到的四組反應液進行拍照。
圖1是本發明的實施例一中反應2分鐘、5分鐘、10分鐘、15分鐘後獲取的反應液照片。
如圖1所示，圖1a為反應2分鐘的反應液的照片，圖1b為反應5分鐘的反應液的照片，圖1c為反應10分鐘的反應液的照片，圖1d為反應15分鐘的反應液的照片。隨著反應時間的增加，反應液的顏色逐漸加深，得到的銀納米顆粒的濃度也越來越高。
步驟八，將四組反應液進行離心，得到沉澱物，將沉澱物進行乾燥得到銀納米顆粒。在本實施例中，四組反應液離心的轉速為10000rpm，沉澱物乾燥的溫度為40～50℃，乾燥時間為10min。
圖2是本發明的實施例一中反應2分鐘、5分鐘、10分鐘、15分鐘後獲取的反應液的紫外-可見吸收光譜(uv-vis)圖。
如圖2所示，銀納米顆粒產生的吸收峰均在402nm左右，產生明顯的等離子共振信號。
圖3是本發明的實施例一中反應時間為10分鐘時所得到的銀納米顆粒的透射電子顯微鏡(tem)圖。
如圖3所示，可以明顯的看出所得銀納米顆粒呈現類球型。其餘的2分鐘、5分鐘、15分鐘所製得的樣品形貌與10分鐘獲得的銀納米顆粒類似，其平均直徑均為14nm左右。
圖4是本發明的實施例一中反應時間為10分鐘時所得到的銀納米顆粒的x-射線衍射譜(xrd)圖。
如圖4所示，與銀的標準圖譜非常吻合，進一步說明了反應合成了銀納米顆粒。
步驟一，將石竹茶(g)以及去離子水(ml)按質量比為1:100～300(g/ml)混合，在常溫下浸泡0.5～2.0h，得到混合茶水。在本實施例中，石竹茶與去離子水的質量比為1:100，浸泡時間為1h。
步驟二，將混合茶水進行過濾，後進行離心分離，得到上清液，該上清液即為石竹茶浸提液。
步驟三，將硝酸銀晶體溶解於去離子水中得到硝酸銀溶液，硝酸銀溶液的物質的量的濃度為0.005～0.012mol/l。在本實施例中，硝酸銀溶液的物質的量的濃度為0.01mol/l。
步驟四，將所用玻璃容器用去離子水洗滌乾淨，取6ml的石竹茶浸提液放入燒瓶中，後依次加入10ml的去離子水和100μl鹼溶液，維持石竹茶浸提液的ph值在7.0～9.0之間。鹼溶液為氫氧化鉀溶液、氫氧化鈉溶液或氫氧化鈣溶液，鹼溶液的濃度為0.5～2.0mol/l。在本實施例中，鹼溶液為氫氧化鈉溶液，該氫氧化鈉溶液的物質的量的濃度為1mol/l。
步驟五，將ph值在7.0～9.0之間加入去離子水和氫氧化鈉溶液的石竹茶浸提液加熱至沸騰，沸騰10min，測得石竹茶浸提液的ph值為8.23。
步驟六，在沸騰狀態下，向石竹茶浸提液中加入1.5ml的硝酸銀溶液進行反應1～60min。在本實施例中，反應時間分別為2分鐘、5分鐘、10分鐘、15分鐘。
步驟七，反應結束後，分別得到反應時間分別為2分鐘、5分鐘、10分鐘、15分鐘的反應液。對得到的四組反應液進行拍照。
圖5是本發明的實施例二中反應2分鐘、5分鐘、50分鐘、55分鐘後獲取的反應液照片。
如圖5所示，圖5a為反應2分鐘的反應液的照片，圖5b為反應5分鐘的反應液的照片，圖5c為反應10分鐘的反應液的照片，圖5d為反應15分鐘的反應液的照片。隨著反應時間的增加，反應液的顏色逐漸加深，得到的銀納米顆粒的濃度也越來越高。
步驟八，將四組反應液進行離心，得到沉澱物，將沉澱物進行乾燥得到銀納米顆粒。在本實施例中，四組反應液離心的轉速為10000rpm，沉澱物乾燥的溫度為40～50℃，乾燥時間為10min。
圖6是本發明的實施例二中反應2分鐘、5分鐘、10分鐘、15分鐘後獲取的反應液的紫外-可見吸收光譜(uv-vis)圖。
如圖6所示，銀納米顆粒產生的吸收峰均在405nm左右，產生明顯的等離子共振信號。
圖7是本發明的實施例二中反應時間為10分鐘時所得到的銀納米顆粒的x-射線衍射譜(tem)圖。
如圖7所示，可以明顯看出所得的銀納米顆粒呈現類球型。其餘的2分鐘、5分鐘、15分鐘所製得的樣品的形貌與10分鐘的銀納米顆粒類似，其平均直徑均為16nm左右。
圖8是本發明的實施例二中反應時間為10分鐘時所得到的銀納米顆粒的x-射線衍射譜(edx)圖。
如圖8所示，可以明顯的看出反應所得的納米顆粒的成分為銀元素。cu為測試中所用的銅網成分，不是納米顆粒所包含的雜質。
由上述兩個實施例中硝酸銀溶液加入的量、圖1以及圖5中可以看出，隨著反應時間的增加，反應液的顏色逐漸加深，產生的銀納米顆粒的濃度也越來越高。另外，隨著硝酸銀溶液的加入量的增加，反應液的顏色逐漸加深，產生的銀納米顆粒的濃度也越來越高。
實施例的作用與效果
根據上述實施例中的利用石竹茶浸提液製備銀納米顆粒的方法，因為以石竹茶浸提液作為還原劑合成的銀納米顆粒均勻、分散性好且具有較高的穩定性，發明人在大量試驗中意外發現，所合成的銀納米膠體在常溫下保存兩個月，無明顯沉聚物產生。另外，本發明所提供的納米銀顆粒的製備方法採用的設備簡單，操作方便，對環境不會造成汙染。石竹茶浸提液方便易得、價格低廉、且沒有毒性，以其作為還原劑代替以往使用的化學試劑(檸檬酸鈉、抗壞血酸、不飽和醇等)，所製備的銀納米顆粒表面不會產生有毒化學試劑殘留，銀納米顆粒均勻，穩定性好，且表現出了明顯的光學信號，因此合成的銀納米可以應用於生物醫藥領域。
另外，隨著反應時間的增加，反應液的顏色逐漸加深，產生的銀納米顆粒的濃度也越來越高。另外，隨著硝酸銀溶液的加入量的增加，反應液的顏色逐漸加深，產生的銀納米顆粒的濃度也越來越高。
上述實施方式為本發明的優選案例，並不用來限制本發明的保護範圍。