[发明专利]一种淀粉/银纳米复合粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能性有机/无机杂化纳米材料领域，具体地，涉及一种淀粉/银复合粒子的制备方法。

技术背景

由于其极小的尺寸和较大的比表面积，银纳米粒子与块体金属银相比有着截然不同的物理和化学性质，因此受到了越来越多科学工作者的关注。近年来，银纳米粒子已经被广泛地应用于生物传感器、催化、抗菌和表面增强光谱等领域。但是，由于具有较大的表面能，银纳米粒子容易发生不可逆的聚集而降低甚至失去相关活性。为了解决上述问题，将银纳米粒子固定在载体上，制备含有银纳米粒子的纳米复合材料已经成为了一种有效的手段。

到目前为止，用于负载银纳米粒子的载体主要包括无机物和合成高分子。近年来，成本低、生物相容性好且来源广泛的天然高分子载体引起了广泛的关注。其中，研究人员的注意力主要集中在纤维素载体上，虽然实现了银纳米粒子的成功负载，但是在大多数反应中需辅以较为苛刻的反应条件或必须对纤维素载体进行表面预处理，以便有效地提高其在介质中的分散状态以改善银纳米粒子的负载。

例如，H.Liu等以羧基改性的纤维素纳米晶为天然高分子载体，利用静电作用使带正电的银离子吸附到前述载体的表面，随后采用原位还原的方式使得银纳米粒子负载到纤维素纳米晶的表面(参见“Preparation of silver nanoparticles on cellulose nanocrystals and the application in electrochemical detection of DNA hybridization”,Cellulose,2011,18,67–74)。在H.Liu等人的方法中，纤维素纳米晶的表面羧基化对成功制备纤维素纳米晶负载的银纳米粒子起着至关重要的作用。

再例如，Rezayat等在次临界-超临界CO₂的氛围中合成了银、钯等贵金属纳米粒子负载的纤维素纳米晶复合粒子(参见“Green one-step synthesis of catalytically active palladium nanoparticles supported on cellulose nanocrystals”,Acs Sustainable Chemistry&Engineering,2014,2,1241-1250)。具体地，将银和钯贵金属前驱体与纤维素纳米晶混合，置于高压灭菌锅内，通入CO₂，在高压和高温的环境下合成银和钯纳米粒子负载的纤维素纳米晶复合粒子，其中，高温高压的反应条件是银和钯纳米粒子在纤维素纳米晶上负载的重要保证。

因此，由于在天然高分子载体上负载银纳米粒子的现有合成方法均较为繁琐，反应条件较为苛刻，目前仍需要提供在天然高分子载体上负载银纳米粒子的方法。

发明内容

因此，本发明的目的在于提出了一种操作简单、生产成本低、且可工业化生产的淀粉/银纳米复合粒子的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提供了一种淀粉/银复合粒子的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)提供银前驱体水溶液；

(2)提供淀粉颗粒水分散液；

(3)提供还原剂水溶液；

(4)将所述淀粉颗粒水分散液与所述银前驱体水溶液混合均匀，并振荡或搅拌至少30分钟；

(5)将所述还原剂水溶液加入到步骤(4)中所得的混合物，调节体系的pH至3～13，并在25～60℃的温度下反应，然后经离心、洗涤和干燥而得到淀粉/银纳米复合粒子固体粉末。

不希望受理论限制，认为，本发明中淀粉颗粒的表面带有负电荷，而步骤(1)中银前驱体溶液如银氨溶液中银氨离子带有正电荷。在混合过程中，基于静电相互作用，银氨离子将会吸附到淀粉颗粒的表面。然后，加入聚乙烯基吡咯烷酮进行原位还原，得到淀粉/银纳米复合粒子。

在淀粉/银纳米复合粒子的制备过程中，无需对淀粉颗粒进行任何的表面改性与功能化，制备过程既简单又可控，淀粉颗粒来源广且成本低，适合于工业化生产。

根据本发明提供的方法，其中，所述银前驱体溶液选自硝酸银水溶液、三乙醇胺银溶液、醋酸银水溶液以及银氨溶液等。在优选的实施方案中，所述银前驱体溶液为银氨溶液。

根据本发明提供的方法，其中，所述银前驱体溶液中银离子的浓度一般不高于0.5摩尔/升。在一些实施方案中，银前驱体溶液中银离子的浓度为0.001～0.2摩尔/升，在一些实施方案中为0.001～0.02摩尔/升，以及在一些实施方案中为0.01～0.02摩尔/升。