一种绿色、原位、粒径可控的金、银纳米粒子/天然橡胶纳米复合材的制备方法

摘要

本发明提供了一种绿色、原位、粒径可控的金、银/天然橡胶纳米复合材料的制备方法，在一定的温度下，分别向氯金酸或硝酸银的水溶液中，加不同量入天然橡胶胶乳溶液，不额外引入还原剂和稳定剂，在一定的时间内制备天然橡胶/金(银)有机无机纳米复合材料；该制备方法低碳、环保，制备工艺简单、容易操作，为制备弹性体/贵金属纳米复合材料提供参考，同时也为拓展贵金属纳米粒子在柔性光电子器件等领域的应用提供了新思路。

说明书

【技术领域】

本发明涉及天然橡胶纳米复合材料，特别涉及一种绿色、原位、粒径可控的 金、银纳米粒子/天然橡胶纳米复合材料的制备方法。

【背景技术】

由于贵金属纳米材料具有优良的光学、电学等性质，故被广泛用于表面增强 光谱学、光电器件、催化及生物医药等诸多领域。

目前，关于天然橡胶/金、银的复合材料的报道并不多见，且主要集中在光 照法或柠檬酸钠还原法制备金、银/天然橡胶纳米复合膜。

Caerbra等通过在滴涂的天然橡胶薄膜上引入金纳米粒子，该制备过程需要 滴涂和退火，制备工艺繁琐且时间较长(Carlos G.Barboza-Filho，Fl á vio C. Cabrera，Renivaldo J.Dos Santos，Jose Antonio De Saja Saez b，Aldo E.Job. ExperimentalParasitology 2012，130，152-158.)。

Abu Bakar等通过光诱导方法，分别在天然橡胶和改性的天然橡胶中制备了 银纳米粒子，但研究表明，随着光照时间的延长，天然橡胶的分子量不断降低 (N.H.H.Abu Bakar，J.Ismail，M.Abu Bakar.Materials Chemistry and Physics 2007， 104，276-283.；N.H.H.Abu Bakar，J.Ismail，M.Abu Bakar.Reactive & Functional  Polymers 2010，70，168-174.)。

Rathnayake等通过柠檬酸钠还原法，在发泡的天然橡胶中，制备了银纳米粒 子，该方法制备步骤繁琐、且使用了额外的还原剂柠檬酸钠(W.G.I.U.Rathnayake， H.Ismail，A.Baharin，A.G.N.D.Darsanasiri，Sanath Rajapakse.Polymer Testing， 2012，31，586-592.)。

因此，还需要提供一种绿色、原位、粒径可控的金、银纳米粒子/天然橡胶 纳米复合材料的制备方法。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种绿色、原位、粒径可控的金、银/天然橡胶纳米 复合材料的制备方法，利用天然橡胶中的非胶组份，制备有机无机杂化纳米复合 材料。

具体地说，在一定的温度下，分别向氯金酸或硝酸银的水溶液中，加入不同 量天然橡胶胶乳溶液，不额外引入还原剂和稳定剂，在一定的时间内制备天然橡 胶/金、银有机无机纳米复合材料。

本发明所述的一种绿色、原位、粒径可控的金、银/天然橡胶纳米复合材料， 其特征在于它包括如下按重量份计的组分：

按干胶计的天然橡胶胶乳溶液   0.01～0.3份；

金纳米粒子                   0.01份；

银纳米粒子                   0.01～0.2份。

本发明所述的天然橡胶胶乳溶液为浓缩天然胶乳溶液或新鲜天然胶乳溶液。

本发明所述的重量份可以是g或kg等公知的含量单位。

本发明所述一种绿色、原位、粒径可控的金、银/天然橡胶纳米复合材料的 制备方法如下：

(1)绿色、原位、粒径可控的金/天然橡胶纳米复合材料的制备：

在90摄氏度，剧烈的搅拌下，向0.01份的氯金酸的水溶液中分别加入按干 胶计的0.01～0.3份天然橡胶胶乳溶液，25分钟后停止反应，获得金/天然橡胶纳 米复合材料。

(2)绿色、原位、粒径可控的银/天然橡胶纳米复合材料的制备：

在90摄氏度，剧烈的搅拌下，分别向0.01～0.2份硝酸银的水溶液中加入按 干胶计的0.3份天然橡胶胶乳溶液，25分钟后停止反应，获得银/天然橡胶纳米 复合材料。

【本发明的技术关键点】

(1)、由于天然橡胶中含有5％左右的非胶组分，可作为植物质合成贵金属纳 米粒子的还原剂和稳定剂，本发明正是用此来制备贵金属纳米粒子。

(2)、金、银均匀分散，没有发生团聚，为成功获得稳定、单分散的金、银/ 天然橡胶复合材料提供了良好的基础。

(3)、通过调控胶乳的量，成功制备不同粒径的金纳米粒子/天然橡胶复合材 料；通过调整硝酸银的量，获得不同粒径的银纳米粒子/天然橡胶复合材料。

【本发明的有益效果】

本发明具有如下有益效果：

(1)该制备方法无有毒有害试剂的引入，低碳、环保，制备工艺简单、容易 操作，成本低廉，为制备弹性体/贵金属纳米复合材料提供参考，同时也为拓展 贵金属纳米粒子在柔性光电子器件等领域的应用提供了新思路；

(2)采用简单共混和加热的方法，即可成功制备金(银)/天然橡胶纳米复合 材料，不需要繁琐的步骤，昂贵的仪器和设备。

【附图说明】

图1A、B、C、D分别展示了绿色、原位制备的金/天然橡胶纳米复合材料的 X射线衍射图、元素分析图、透射电镜照片及放大后的透射电镜照片。从图1A 中可以看出5个明显的衍射峰，这与金纳米粒子的衍射峰一致，图1B中的元素 分析展示了C、O、Au等元素的信号，再次证明了金纳米粒子的存在，图1C、 D中的透射电镜照片展示了金纳米粒子均匀分散在橡胶粒子表面。以上数据表 明，在天然橡胶乳液中成功制备金/天然橡胶纳米复合材料。

图2A、B、C、D分别展示了绿色、原位制备的银/天然橡胶纳米复合材料的 X射线衍射图、元素分析图、透射电镜照片及放大后的透射电镜照片。从图2A 中可以看出5个明显的衍射峰，这与银纳米粒子的衍射峰一致，图2B中的元素 分析展示了C、O、Ag等元素的信号，再次证明了金纳米粒子的存在，图2C、 D中的透射电镜照片展示了银纳米粒子均匀分散在橡胶粒子表面。以上数据表 明，在天然橡胶乳液中成功制备银/天然橡胶纳米复合材料。

【实施例】

采用非限定性实施例对本发明进行说明，除非另有说明，下文采用的份数为 重量份。

实施例1

绿色、原位、粒径可控的金/天然橡胶纳米复合材料的制备

在90摄氏度，剧烈的搅拌下，向0.01份的氯金酸的水溶液中加入按干胶计 的0.01份的浓缩天然橡胶胶乳溶液，25分钟后停止反应，获得金/天然橡胶纳米 复合材料，金纳米粒的粒径约为35nm。

实施例2

绿色、原位、粒径可控的金/天然橡胶纳米复合材料的制备

在90摄氏度，剧烈的搅拌下，向0.01份的氯金酸的水溶液中加入按干胶计 的0.15份的新鲜天然橡胶胶乳溶液，25分钟后停止反应，获得金/天然橡胶纳米 复合材料，金纳米粒子的粒径约为25nm。

实施例3

绿色、原位、粒径可控的金/天然橡胶纳米复合材料的制备

在90摄氏度，剧烈的搅拌下，向0.01份的氯金酸的水溶液中加入按干胶计 的0.3份的浓缩天然橡胶胶乳溶液，25分钟后停止反应，获得金/天然橡胶纳米 复合材料，金纳米粒子的粒径为约为18nm。

实施例4

绿色、原位、粒径可控的银/天然橡胶纳米复合材料的制备

在90摄氏度，剧烈的搅拌下，向0.01份硝酸银的水溶液中加入按干胶计 的0.3份的新鲜天然橡胶胶乳溶液，25分钟后停止反应，获得银/天然橡胶纳米 复合材料，银纳米粒子的粒径约为13nm。

实施例5

绿色、原位、粒径可控的银/天然橡胶纳米复合材料的制备

在90摄氏度，剧烈的搅拌下，向0.1份硝酸银的水溶液中加入按干胶计的 0.3份的浓缩天然橡胶胶乳溶液，25分钟后停止反应，获得银/天然橡胶纳米复合 材料，银纳米粒子的粒径为约为27nm。

实施例6

绿色、原位、粒径可控的银/天然橡胶纳米复合材料的制备

在90摄氏度，剧烈的搅拌下，向0.2份硝酸银的水溶液中加入按干胶计的 0.3份的新鲜天然橡胶胶乳溶液，25分钟后停止反应，获得银/天然橡胶纳米复合 材料，银纳米粒子的粒径约为52nm。