[发明专利]一种纸浆纤维还原和负载纳米银粒子的方法

说明书

技术领域

本发明属有机无机复合材料领域，涉及纳米银粒子的制备方法，具体涉及一种纸浆纤维还原和负载纳米银粒子的方法。

背景技术

纳米银粒子是指通过各种化学和物理方法制备的单质银粒子，其粒径在1-100nm之间。纳米银粒子的制备方法通常有化学还原法、电化学法、微波或超声辅助法、生物法等，通常制备的纳米银粒子的粒径在1-50nm之间。纳米银粒子具有良好的尺寸效应、光热效应、杀菌消毒活性，广泛应用于催化材料、低温导热材料、抗菌材料等领域。

2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基（TEMPO）是一种具有稳定氮氧自由基结构的环状化合物，漆酶是一种含铜的多酚氧化酶，由漆酶和TEMPO组成的漆酶/TEMPO体系作为TEMPO氧化体系的一类，其主要特点是漆酶代替了部分化学试剂，反应条件温和，对环境友好。漆酶/TEMPO体系可以选择性地将纤维素C6位上的伯羟基氧化为醛基或羧基，从而达到对纤维改性的目的。

纤维素作为世界上储量最丰富的天然高分子材料，具有生物可降解性、生物相容性、可再生性等特点。目前纳米银粒子的制备方法主要有物理法和化学法，选用相对廉价的纸浆纤维经漆酶/TEMPO体系选择性氧化处理后，纤维素C6位上生成具有还原性的醛基，可以还原硝酸银溶液中的银离子或与银氨溶液发生银镜反应，同时纸浆纤维还可以负载纳米银粒子，相比较物理法，无需昂贵的设备，生产成本更加低廉，能耗低，所得纳米银粒子分布均匀，相比较化学法，无需加入还原剂、表面活性剂等化学药品，成本低，对环境友好。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种环境友好型纳米银粒子制备的方法，具体为一种纸浆纤维还原和负载纳米银粒子的方法。该方法选用漆酶/TEMPO体系对纸浆纤维进行氧化改性，再采用氧化改性后的纸浆纤维还原和负载纳米银粒子，该方法条件简单，成本低，操作简便，得到的纳米银粒子粒径分布均匀。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种纸浆纤维还原和负载纳米银粒子的方法，包括以下步骤：

（1）漆酶/TEMPO体系选择性氧化纸浆纤维

将纸浆纤维分散在乙酸-乙酸钠缓冲溶液中，再加入TEMPO和漆酶进行反应后用去离子水洗涤，得到氧化的纸浆纤维；

（2）纸浆纤维还原和负载纳米银粒子

将硝酸银溶液或银氨溶液与氧化的纸浆纤维混合均匀，在避光条件下反应后用去离子水洗涤，干燥，得到负载有纳米银粒子的纸浆纤维。

进一步地，步骤（1）中，所述纸浆纤维包括化学浆纤维或高得率浆纤维。

进一步地，步骤（1）中，所述TEMPO的用量为0.05-0.5g/g绝干浆。

进一步地，步骤（1）中，所述漆酶的用量为20-200U/g绝干浆。

进一步地，步骤（1）中，所述乙酸-乙酸钠缓冲液的pH值为4-7。

进一步地，步骤（1）中，加入TEMPO和漆酶后的纸浆纤维浓度为0.5-5wt%。

进一步地，步骤（1）中，所述反应的温度为20-60℃，反应的时间为3-24h。

进一步地，步骤（1）中，所述去离子水洗涤是洗涤至洗涤液呈中性。

进一步地，步骤（2）中，所述硝酸银溶液中Ag⁺浓度为0.5-40mmol/L。

进一步地，步骤（2）中，所述银氨溶液中[Ag(NH₃)₂]⁺浓度为20-50mmol/L。

进一步地，步骤（2）中，硝酸银溶液或银氨溶液与氧化的纸浆纤维混合后，纸浆纤维的浓度为0.1-1wt%。

进一步地，步骤（2）中，所述反应的温度为10-80℃，反应的时间为10-240min。

进一步地，步骤（2）中，所述去离子水洗涤是洗涤至洗涤液呈中性。

进一步地，步骤（2）中，所述干燥的温度为40-100℃，干燥的时间为3-24h。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

（1）本发明采用漆酶/TEMPO体系选择性氧化纸浆纤维，漆酶作为纤维改性的新型天然绿色催化剂，在常温常压的温和条件下生产，不会产生有毒物质，节约能耗；

（2）本发明以氧化改性后的纸浆纤维为还原剂和载体，无需使用其他的还原剂、表面活性剂等化学药品，成本低廉，污染小，且纸浆纤维作为可持续发展的重要资源，来源广泛，生物可降解，对环境友好；

（3）本发明方法得到的纳米银粒子粒径分布均匀，粒径主要分布在30-50nm之间；