[发明专利]纳米银粒子及其合成方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料合成技术领域，具体涉及一种纳米银粒子及其合成方法。

背景技术

银纳米材料，是纳米材料的一种。在各种金属纳米材料中，银纳米材料自从问世以来一直深受人们的关注，这不仅是由于其具有独特的电子特性，光学特性，机械特性和催化特性，并且具有良好的抗菌性、生物兼容性和表面易修饰等优点。因此，银纳米材料是一种非常有用的纳米材料，可以用作生物医用材料、化工的催化剂、陶瓷材料、污水处理、涂料、高性能电极材料等。银纳米材料的制备及改进技术从纳米抗菌材料起始以来就成为研究者及开发商们广泛关注的热点。银纳米材料的制备方法有很多，一般可分为物理方法、化学方法以及生物还原法等。

随着科技的进步，银纳米材料制备技术将向低成本、低消耗、低污染的方向发展。各种化学方法、物理方法虽因条件简单、成本低、产量大而受到生产商们的额外青睐，但将来的研究可能更集中于应用各种生物学的方法来制备纳米材料，因这类纳米材料产品更具生物相容性和环境友好性，在制药工程及生物医学等方面将有极为广阔的发展前景。具有独特技术和成本优势的生物方法将可能成为未来纳米材料生产技术的突破口，寻找新的具有较强吸附和还原能力的生物体并优化其还原条件将是这种新技术的主要发展方向。

1）、微生物体系法

用微生物制备合成纳米材料的主力军是细菌，当然利用真菌和病毒等其它微生物也能合成出许多性能优良、形貌精美的纳米材料。Balaji等人利用CCladospo rio ides真菌的细胞外液将硝酸银溶液中的银离子还原成纳米银，并指出生物合成的纳米银可以形成不同的晶粒形状，其控制因素是银离子的浓度、菌体滤液和溶液的pH值。

2）、天然材料还原法

采用生物材料或生物体系天然合成纳米颗粒是解决生态友好及可靠性问题的一种较好的方法。陈平等人用洋葱内表皮作模板，在常压温和等条件下制备出了平均粒径为4.6nm的单分散银纳米粒子。Ag晶核的生长受到洋葱内表皮细胞糖链层中的大量羟基特殊的限制作用而不能长得很大，只能长成纳米颗粒。

现有技术中的各种合成方法，普遍存在如下缺陷：化学法制备过程容易造成环境污染，而物理法则成本较高。采用微生物和酶为原料的生物法，需要增加培养细胞的环节，因此，制备过程相对较为复杂，不适合大规模的纳米银粒子的制备。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种纳米银粒子，该纳米银粒子以生物分子为模板进行制备的，通过生物分子含有的羧基等基团中的带负电荷氧原子，吸附银离子提供成核位点，调控合成出具有球形形貌的银纳米粒子。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种纳米银粒子，呈球形或类球形，表面具有生物分子包裹层，所述生物分子含有带负电荷氧原子的羧基基团。

进一步的，所述纳米银粒子具有立方晶型结构，其粒径为50～150nm。

优选的，所述生物分子为脯氨酸、天冬氨酸、精氨酸、谷氨酸、维生素C中的一种或多种的组合物。

优选的，所述生物分子源自于蔬菜或水果所形成的汁液。

进一步优选的，所述所述生物分子源自于橙汁。

通过研究证实，橙汁中主要有脯氨酸、天冬氨酸、精氨酸、谷氨酸、维生素C等生物分子，它们含有的羧基等基团中的氧原子一般带负电荷，可以吸附银离子提供成核位点，而汁液中具有的还原性的生物分子则把银离子还原为银纳米粒子。

根据Gibbs-Thomson经典成核理论，橙汁中的生物分子与银离子相互作用生成Ag纳米粒子可用如下热力学公式解释：

J=A exp[-B(lnS)^-2]

其中J和S分别为成核速率和过饱和度；A和B为常数。从上述公式可以看出，成核速率随着过饱和度的增大而加快。橙汁中的各种氨基酸和维生素与银离子相互作用使得Ag离子富集于这些生物分子中带负电荷的基团周围并被还原，结果Ag离子的成核速率加快，最终促进Ag纳米粒子的形成与生长。

本发明的另一目的在于提供一种纳米银粒子的合成方法，采用生物材料还原法，将橙汁与0.008～0.012mol/L的Ag⁺溶液混合均匀，26～34℃搅拌2～15h，取样进行UV-vis测试，反应结束后离心分离，沉淀物洗涤、干燥得到纳米银粒子。

优选的，所述Ag⁺溶液为AgNO₃溶液，AgNO₃溶液与橙汁的体积比为8～12：48～52。