[发明专利]载银壳聚糖基层状硅酸盐纳米复合材料及其制法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及纳米技术领域，尤其涉及载银壳聚糖基层状硅酸盐纳米复合材料及其制法和应用。

背景技术

[0002] 壳聚糖基层状硅酸盐纳米复合材料因具有诸多优良性能而成为聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料（PLS）的研究热点。它是在一定条件下将天然多糖壳聚糖或其衍生物插层进入层状硅酸盐的层空间而得到的，其耦合了壳聚糖和层状硅酸盐的众多优点，具有优异的抗菌、缓释等多种性质。但是因为壳聚糖作为天然高分子聚合物，仅能承受有限的作用力，往往难以使层状硅酸盐的片层完全剥离，使其性能受到影响。

纳米银是指粒径为纳米级银单质，具有巨大的比表面积和良好的体积效应、量子尺寸效应等优异性质，目前广泛应用于材料、化工等领域。最常见的纳米银颗粒的制备方法是化学还原法，在制备过程中必须加入强还原剂与大量稳定剂，才能得到稳定的纳米银溶胶,且难以将化学还原剂稳定剂与纳米银颗粒彻底分离，限制了其在医药等领域的应用。

本发明中采用水溶性壳聚糖衍生物作为合成纳米银的还原剂和稳定剂，并在纳米银生成的同时依靠驱动力进入层状硅酸盐的层空间，使层状硅酸盐的片层完全剥离，且剥离的硅酸盐片层又成为纳米银的生长模板，最终获得剥离型壳聚糖基层状硅酸盐纳米复合材料。

目前尚未有仅使用壳聚糖基层状硅酸盐不添加任何还原剂与稳定剂制备纳米金属的相关报道，亦未有关于结合多糖、剥离的硅酸盐片层和纳米金属三相的纳米复合材料的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耦合了天然多糖、层状硅酸盐和纳米银的众多优点并且具有有机、无机和金属三维立体构象的载银的载银壳聚糖基层状硅酸盐纳米复合材料及其制法和应用。

本发明的上述目的主要通过以下方案来实现的。

一种载银壳聚糖基层状硅酸盐纳米复合材料，组成为：水溶性的壳聚糖衍生物60~94%，层状硅酸盐5~20%，纳米银1~20%，所述百分比为重量百分比，所述复合材料中层状硅酸盐的层状片层完全剥离。

所述水溶性的壳聚糖衍生物为羧甲基壳聚糖、壳聚糖季铵盐或羧甲基壳聚糖季铵盐，重均分子量均为2.0×10⁵~2.0×10⁶。羧甲基的取代度为0~80%，季铵基的取代度为0~95%。

所述层状硅酸盐为钙基累托石、钠基蒙脱土、经过表面活性剂改性的有机累托石或经过表面活性剂改性的有机蒙脱土，所使用的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、丙撑基双（十八烷基二甲基氯化铵）、丙撑基双（十二烷基二甲基氯化铵）、乙撑基双（十八烷基二甲基溴化铵）、乙撑基双（十二烷基二甲基溴化铵）。

所述纳米银颗粒的粒径为20~200nm。

本发明另一目的在于提供所述载银壳聚糖基层状硅酸盐纳米复合材料的制备方法。

首先将AgNO₃转化为                                                ，以水溶性壳聚糖衍生物作为还原剂和稳定剂，在微波辐射条件下，壳聚糖衍生物包裹同时进入层状硅酸盐的层空间，使得硅酸盐片层剥离，得到稳定的多糖-硅酸盐-纳米银溶胶，经过纯化和干燥，得到载银壳聚糖基层状硅酸盐纳米复合材料。

该制备方法包括如下步骤：

步骤1：

在搅拌的条件下将浓度为50～300mg/mL的NaOH水溶液加入新鲜配制的浓度为0.1mg/mL～3mg/mL的AgNO₃水溶液中形成黑色Ag₂O沉淀，继续滴加NaOH至Ag₂O沉淀不再增加；然后在搅拌条件下立即将重量百分比为2～25%氨水溶液滴入上述Ag₂O悬浮液中，至Ag₂O沉淀恰好溶解，得到溶液；

步骤2：

将水溶性的壳聚糖基材料配成浓度为0.2mg/mL～100mg/mL的水溶液，与步骤1所得的溶液混合均匀；

步骤3：

将层状硅酸盐配制成浓度为5～20mg/mL的悬浮液，室温溶胀0.5～36h后得到层状硅酸盐悬浮液；

步骤4：

把步骤3所得的悬浮液置于微波反应器中，在微波辐射条件下，将步骤2所得的混合液缓慢滴入步骤3所得的悬浮液中，调节微波辐射功率为100W～800W，辐射温度为40℃～90℃；微波反应30～120min，将产品在去离子水透析至中性，收集产品冷冻干燥，即得到载银壳聚糖基层状硅酸盐纳米复合材料。