一维核壳型纳米银/凹土复合材料的绿色合成方法

摘要

本发明公开了一维核壳型纳米银/凹土复合材料的绿色合成方法，该合成方法由水、琼脂、硝酸银和凹土组成反应体系，碳酸钠调节反应体系为弱碱性，控制反应温度和时间，获得核壳结构的纳米银/凹土复合材料；反应体系中：琼脂质量浓度0.1-0.3%，凹土质量浓度为0.05-0.5%，硝酸银浓度为0.05-0.15mmol，8000-10000rpm打浆10-15min，反应温度为30-60°，反应时间6-24h，pH8-9。本发明通过控制琼脂均相水解生成还原单糖的速度，从而控制硝酸银在凹土表面的均相还原包覆及可控生长，并以琼脂胶体溶液的优良的分散保护性来保证了高分散的纳米银/凹土复合材料的有效获得。

说明书

技术领域

本发明属于天然矿物资源凹凸棒石黏土（以下简称凹土）的利用技术领域，具体涉及一维核壳型纳米银/凹土复合材料的绿色合成方法。

背景技术

核壳型纳米银粉体不仅可以克服纳米银易团聚、分散不均的缺点，而且可以大大节约银的用量，拓展纳米银的使用领域，因此吸引了国内外科技产业界的广泛重视。凹土是天然一维纳米材料，具有高长径比、较大比表面积和高化学稳定性的特点，是纳米银的优良载体。电镀和化学镀是制备金属核壳型复合材料的传统方法，但均存在方法繁琐、试剂毒性强、环境污染重等缺点。

发明内容

本发明的目的在于：摒弃繁琐的前处理工艺和复杂有毒的制备体系，提供一种无毒、简单的纳米银/凹土复合材料的绿色合成方法，通过控制琼脂的均相水解速度来控制纳米银在高分散凹土表面的均相包覆和可控生长。

本发明的技术解决方案是：该合成方法由水、琼脂、硝酸银和凹土组成反应体系，碳酸钠调节反应体系为弱碱性，控制反应温度和时间，获得核壳结构的纳米银/凹土复合材料；反应体系中：琼脂质量浓度0.1-0.3%，凹土质量浓度为0.05-0.5%，硝酸银浓度为0.05-0.15mmol，8000-10000 rpm打浆10-15min，反应温度为30-60°，反应时间6-24h ，pH值为8-9。

其中，具体步骤为：

①凹土前处理：凹土过200目筛，150°热活化2h或1N盐酸2h酸活化，水洗至中性；

②凹土浸渍吸附：将①得到的凹土加入到0.1-0.5mmol/L的硝酸银溶液中，搅拌浸渍吸附过夜，离心分离得凹土膏体；

③凹土载银：琼脂凝胶加热熔化，在水中加入琼脂、硝酸银和②的凹土膏体组成反应体系，再加入碳酸钠调节反应体系为弱碱性，控制反应温度和时间，得浆料；反应体系中：琼脂质量浓度0.1-0.3%，凹土质量浓度为0.05-0.5%，硝酸银浓度为0.05-0.15mmol，8000-10000 rpm打浆10-15min，反应温度30-60°，反应时间6-24h ，pH值为8-9；

④后处理：将③得到的浆料进行水洗，离心，冻干，得一维核壳型纳米银/凹土复合粉体。

本发明的优点在于：

①摒弃繁琐的前处理工艺和复杂有毒的实验体系，采用一种无毒、简单的纳米银/凹土复合材料的绿色合成方法。

②利用琼脂均相水解产生的单糖做还原剂，实现了硝酸银在凹土表面的均相还原包覆及可控生长；作为高分子胶体材料，琼脂同时充当了抑制纳米粒子团聚的分散保护剂，保证了高分散的纳米银/凹土复合材料的有效获得。

③反应条件温和，合成体系简单，所用试剂绿色天然，产品不仅可用于高端化学化工领域，也可广泛应用于生化及卫生抗菌材料的制备。

④将凹土与纳米银相结合，不仅可以克服纳米银易团聚分散不均的缺点，而且可以大大节约银的用量，也有效实现了凹土的高值化利用。

附图说明

    图1为原凹土及本发明合成的纳米银/凹土复合粉体的电镜照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，这些实施例不应理解为是对技术解决方案的限制。

实施例1：依以下具体步骤合成一维核壳型纳米银/凹土复合粉体：

①凹土前处理：凹土过200目筛，150°热活化2h，水洗至中性；

②凹土浸渍吸附：将①得到的凹土加入到0.1mmol/L的硝酸银溶液中，搅拌浸渍吸附过夜，离心分离得凹土膏体；

③凹土载银：琼脂凝胶加热熔化，在水中加入琼脂、硝酸银和②的凹土膏体组成反应体系，再加入碳酸钠调节反应体系为弱碱性，控制反应温度和时间，得浆料；反应体系中：琼脂质量浓度0.1%，凹土质量浓度为0.05%，硝酸银浓度为0.05mmol，8000rpm打浆15min，反应温度30°，反应时间24h ，pH值为8；

④后处理：将③得到的浆料进行水洗，离心，冻干，得一维核壳型纳米银/凹土复合粉体。

实施例2：依以下具体步骤合成一维核壳型纳米银/凹土复合粉体：

①凹土前处理：凹土过200目筛，1N盐酸2h酸活化，水洗至中性；

②凹土浸渍吸附：将①得到的凹土加入到0.3mmol/L的硝酸银溶液中，搅拌浸渍吸附过夜，离心分离得凹土膏体；

③凹土载银：琼脂凝胶加热熔化，在水中加入琼脂、硝酸银和②的凹土膏体组成反应体系，再加入碳酸钠调节反应体系为弱碱性，控制反应温度和时间，得浆料；反应体系中：琼脂质量浓度0.2%，凹土质量浓度为0.275%，硝酸银浓度为0.1mmol，9000rpm打浆12.5min，反应温度45°，反应时间15h，pH为9；

④后处理：将③得到的浆料进行水洗，离心，冻干，得一维核壳型纳米银/凹土复合粉体。

实施例3：依以下具体步骤合成一维核壳型纳米银/凹土复合粉体：

①凹土前处理：凹土过200目筛，1N盐酸2h酸活化，水洗至中性；

②凹土浸渍吸附：将①得到的凹土加入到0.5mmol/L的硝酸银溶液中，搅拌浸渍吸附过夜，离心分离得凹土膏体；

③凹土载银：琼脂凝胶加热熔化，在水中加入琼脂、硝酸银和②的凹土膏体组成反应体系，再加入碳酸钠调节反应体系为弱碱性，控制反应温度和时间，得浆料；反应体系中：琼脂质量浓度0.3%，凹土质量浓度为0.5%，硝酸银浓度为0.15mmol，10000 rpm打浆10min，反应温度60°，反应时间6h ，pH值为8.5；

④后处理：将③得到的浆料进行水洗，离心，冻干，得一维核壳型纳米银/凹土复合粉体。