專利名稱：納米金超微粒子粉末的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及納米金超微粒子粉末的制備方法。
背景技術：
金是自然界中化學性質最穩(wěn)定和導電性能最好的金屬。納米尺寸金顆粒在應用方面迅速發(fā)展，其獨特的光學、電學性質在許多領域具有無可替代的重要應用價值。而且金溶膠具有良好的穩(wěn)定性，它美麗的色彩和抑菌功能引起了人們的關注。13世紀，金被認為是世間萬靈藥，似乎對各種疾病都有治療作用，此情況一直延續(xù)到18世紀晚期。由于當時不具備生物化學基礎，所以金療法的可信度很低，到本世紀金的化學療法才逐步認為是科學的。近年來一些地區(qū)盛行食金，直接使用金箔、金粉制備食品，有關金的研究與商業(yè)開發(fā)逐步引起人們的注意。
胡緒英等人在“潔凈金溶膠及其制備方法”(CN1193551A)提出了一種利用硼氫化鈉作為還原劑制備金溶膠的方法；章儀等人在“一種連續(xù)制備純凈金溶膠的方法”(CN1397375A)提出用激光轟擊固液界面連續(xù)制備純凈金溶膠的方法；趙崇軍等人在“超短脈沖激光誘導制備金溶膠的方法”(CN1431039A)中利用可見/近紅外超短脈沖激光光束聚焦輻照氯金酸水溶液制備金溶膠。他們所制備的金溶膠為液體，不利于保存和直接添加到其它體系中。
周全法等人提出的“納米級金粉及其制備方法”專利申請(CN1273154A)，以氰化亞金鉀為原料液，以抗壞血酸、水合肼、草酸或硼氫化鈉為還原劑，以聚乙烯基吡咯烷酮為保護劑，還原制備納米級的金粉，還原過程需2～3小時，然后將其離心分離，用溶劑洗滌，再浸泡鈍化劑酮溶液中，接著吸去多余的油酸或棕櫚酸后再真空干燥。整個工藝復雜，成本增加，而金損失也不可避免，而且鈍化劑不易除盡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種成本低，制備工藝簡單，可用于多種化妝品和食品添加劑的納米金超微粒子粉末的制備方法。
本發(fā)明采用聚乙烯基吡咯烷酮為分散劑，甲醇、乙醇或多元醇為還原劑，微波介電加熱還原氯金酸，通過調配聚乙烯基吡咯烷酮、氫氧化鈉和氯金酸的比例，制備不同粒徑多種顏色的金溶膠，然后經(jīng)真空旋轉蒸發(fā)儀加熱干燥得納米金超微粒子粉末。
本發(fā)明的納米金超微粒子粉末的制備方法，按如下步驟進行①將聚乙烯基吡咯烷酮醇溶液和氯金酸水溶液混合；②滴加氫氧化鈉水溶液，充分混合；③采用微波加熱回流，得納米金溶膠；④將納米金溶膠用真空旋轉蒸發(fā)儀蒸發(fā)得到納米金超微粒子粉末。
所述聚乙烯基吡咯烷酮醇溶液的濃度可為0.1～1000mmol/L；所述醇可為甲醇、乙醇、丙醇或多元醇(如乙二醇)等；所述氯金酸水溶液的濃度可為0.1～100mmol/L；所述氫氧化鈉水溶液的濃度可為0.2～0.002mol/L；所述聚乙烯基吡咯烷酮和金的摩爾比可為1～500∶1；所述氫氧化鈉與金的摩爾比可為5～50∶1；在上述步驟①中，一般來說，混合溶液中醇與水的比例為1∶1～3∶7時較好，必要時可采用加入二次蒸餾水或無水醇溶液方式達到此比例。
在上述步驟③中，本發(fā)明采用微波加熱，通常微波輸出功率越大，達到沸騰時間越短，越有利于氯金酸快速還原為納米金超微粒子，制備的納米金超微粒子粉末的粒徑偏差也越小。本發(fā)明在實驗中采用的是普通家用微波爐，其微波輸出功率一般為600～900W，工業(yè)化時微波輸出功率可以更大。微波加熱回流時間一般可為2-20分鐘，優(yōu)選5-15分鐘。
本發(fā)明方法制備的納米金超微粒子粉末具有下列優(yōu)點①制備多種粒徑的納米金超微粒子粉末，②金粉穩(wěn)定性好，可穩(wěn)定放置半年以上。
③可直接溶解于水和多種有機溶劑，呈現(xiàn)多種顏色，④微波輻照法利用微波照射含有極性分子(如水分子)的電介質，由于水的偶極子隨電場正負方向的變化而振動，轉變?yōu)闊岫鸬絻?nèi)部加熱作用，從而使體系的溫度迅速升高。微波加熱既快又均勻，有利于單分散粒子的形成。
⑤PVP(聚乙烯基吡咯烷酮)為高分子保護劑，制得單分散球形Au粉。金粉在其它體系中的分散性取決于PVP。而聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是日化工業(yè)的重要原料。作為一種新型高分子表面活性劑，它具有優(yōu)良的溶解性、生物相容性、低毒性、成膜性及高分子表面活性、膠體保護能力和與許多化合物的復合能力，是日化工業(yè)中生產(chǎn)定型發(fā)乳、發(fā)膠、摩絲等必不可少的原料。PVP非常容易溶解于水，并且?guī)缀鹾推渌嘘栯x子、陰離子和非離子化妝品聚合物復配。可用作分散劑、成膜劑、增稠劑、潤滑劑及粘合劑，用于護發(fā)用品如噴發(fā)劑、摩絲、定發(fā)凝膠、香波、定發(fā)液、染發(fā)劑；護膚用品如唇膏、防曬劑、潤膚霜以及其他化妝用品如修飾劑、除臭劑、牙膏等。
具體實施例方式
本發(fā)明所使用的微波加熱裝置可選用普通的微波爐(2450MHz，GlanzWP750)，并進行簡單的改裝，即將微波爐頂端打一個直徑為30mm的洞；以下實施例對本發(fā)明的納米金超微粒子粉末的制備方法作進一步說明，以便于對本發(fā)明及其優(yōu)點的理解。
實施例l在盛有10ml 6.3mmol/L的PVP乙醇溶液的燒杯中，加入0.59mmol/L的氯金酸水溶液4.2ml，再加入5ml的二次蒸餾水，置冰浴中充分攪拌冷卻，快速攪拌下滴加0.2mol/L氫氧化鈉水溶液0.3ml.PVP與金的摩爾比為26∶1，氫氧化鈉與金的摩爾比為24∶1，甲醇與水的摩爾比為1∶1。然后轉入100ml圓底燒瓶中，安裝回流裝置，全功率微波(輸出功率750W)加熱回流5分鐘得紫紅色金溶膠，室溫冷卻，紫外-可見吸收光譜吸收峰為542nm.真空旋轉蒸發(fā)儀蒸發(fā)干燥得粉末狀產(chǎn)物。
實施例2在盛有10ml 3mmol/L的PVP乙二醇溶液的燒杯中，加入17.8mmol/L的氯金酸水溶液0.2ml，再加入10ml的二次蒸餾水，置冰浴中充分攪拌冷卻，快速攪拌下滴加0.11ml 0.2mol/L氫氧化鈉水溶液.PVP與金的摩爾比為8∶1，氫氧化鈉與金的摩爾比為6∶1，甲醇與水的摩爾比為1∶1。然后轉入100ml圓底燒瓶中，安裝回流裝置，全功率微波(輸出功率750W)加熱回流5分鐘得藍色金溶膠，室溫冷卻，紫外—可見吸收光譜吸收峰為592nm.真空旋轉蒸發(fā)儀蒸發(fā)干燥得粉末狀產(chǎn)物。
實施例3在盛有4.9ml 24mmol/L的PVP甲醇溶液的燒杯中，加入0.59mmol/L的氯金酸水溶液4ml，再加入5ml無水甲醇，置冰浴中充分攪拌冷卻，快速攪拌下滴加4.7ml 4mmol/L氫氧化鈉水溶液.PVP與金的摩爾比為50∶1，氫氧化鈉與金的摩爾比為8∶1，甲醇與水的摩爾比為1∶1。然后轉入100ml圓底燒瓶中，安裝回流裝置，全功率微波(輸出功率750W)加熱回流10分鐘得紫色金溶膠，室溫冷卻，紫外—可見吸收光譜吸收峰為556nm.真空旋轉蒸發(fā)儀蒸發(fā)干燥得粉末狀產(chǎn)物。金粉平均粒徑為17nm.最大最小粒徑偏差≤5nm。
實施例4在盛有2.5ml 24mmol/L的PVP甲醇溶液的燒杯中，加入0.59mmol/L的氯金酸水溶液4ml，置冰浴中充分攪拌冷卻，快速攪拌下滴加3.7ml4mmol/L氫氧化鈉水溶液.PVP與金的摩爾比為25∶1，氫氧化鈉與金的摩爾比為6.3∶1，甲醇與水的摩爾比為1∶1。然后轉入100ml圓底燒瓶中，安裝回流裝置，全功率微波(750W)熱回流5分鐘得紫紅色金溶膠，室溫冷卻，紫外—可見吸收光譜吸收峰為544nm.真空旋轉蒸發(fā)儀蒸發(fā)干燥得粉末狀產(chǎn)物。金粉平均粒徑為15nm.最大最小粒徑偏差≤5nm。
實施例5在盛有10ml 10mmol/L的PVP甲醇溶液的燒杯中，加入1.79mmol/L的氯金酸水溶液2ml，再加入8ml的二次蒸餾水，置冰浴中充分攪拌冷卻，快速攪拌下滴加0.97ml 0.2mol/L氫氧化鈉水溶液.PVP與金的摩爾比為25∶1，氫氧化鈉與金的摩爾比為50∶1，甲醇與水的摩爾比為1∶1。然后轉入100ml圓底燒瓶中，安裝回流裝置，全功率微波(輸出功率750W)加熱回流10分鐘得藍色金溶膠，室溫冷卻，紫外—可見吸收光譜吸收峰為580nm.真空旋轉蒸發(fā)儀蒸發(fā)干燥得粉末狀產(chǎn)物。
實施例6在盛有10ml 100mmol/L的PVP甲醇溶液的燒杯中，加入0.59mmol/L的氯金酸水溶液7ml，置冰浴中充分攪拌冷卻，快速攪拌下滴加3ml0.05mol/L氫氧化鈉水溶液.PVP與金的摩爾比為242∶1，氫氧化鈉與金的摩爾比為36∶1，甲醇與水的摩爾比為1∶1。然后轉入100ml圓底燒瓶中，安裝回流裝置，全功率微波(輸出功率750W)加熱回流5分鐘得藍色金溶膠，室溫冷卻，紫外—可見吸收光譜吸收峰為542nm。真空旋轉蒸發(fā)儀蒸發(fā)干燥得粉末狀產(chǎn)物。
實施例7在盛有10ml 4mmol/L的PVP甲醇溶液的燒杯中，加入1.78mmol/L的氯金酸水溶液2ml，再加入8ml的二次蒸餾水，置冰浴中充分攪拌冷卻，快速攪拌下滴加0.12ml 0.2mol/L氫氧化鈉水溶液.PVP與金的摩爾比為11∶1，氫氧化鈉與金的摩爾比為7∶1，甲醇與水的摩爾比為1∶1。然后轉入100ml圓底燒瓶中，安裝回流裝置，全功率微波(輸出功率750W)加熱回流15分鐘得紫紅色金溶膠，室溫冷卻，紫外—可見吸收光譜吸收峰為528nm。真空旋轉蒸發(fā)儀蒸發(fā)干燥得粉末狀產(chǎn)物。
權利要求
1.納米金超微粒子粉末的制備方法，按如下步驟進行①將聚乙烯基吡咯烷酮醇溶液和氯金酸水溶液混合；②滴加氫氧化鈉水溶液，充分混合；③采用微波加熱回流，得納米金溶膠；④將納米金溶膠用旋轉蒸發(fā)儀蒸發(fā)得到納米金超微粒子粉末。
2.根據(jù)權利要求1的制備方法，其特征在于所述聚乙烯基吡咯烷酮醇溶液的濃度為0.1～1000mmol/L。
3.根據(jù)權利要求2的制備方法，其特征在于所述醇為甲醇、乙醇、丙醇或多元醇。
4.根據(jù)權利要求1的制備方法，其特征在于所述氯金酸水溶液的濃度為0.1～100mmol/L。
5.根據(jù)權利要求1的制備方法，其特征在于所述氫氧化鈉水溶液的濃度為0.2～0.002mol/L。
6.根據(jù)權利要求1的制備方法，其特征在于所述聚乙烯基吡咯烷酮和金的摩爾比為1～500∶1。
7.根據(jù)權利要求1的制備方法，其特征在于所述氫氧化鈉與金的摩爾比為5～50∶1。
全文摘要
本發(fā)明公開了納米金超微粒子粉末的制備方法，按如下步驟進行①將聚乙烯基吡咯烷酮醇溶液和氯金酸水溶液混合；②滴加氫氧化鈉水溶液，充分混合；③采用微波加熱回流，得納米金溶膠；④將納米金溶膠用真空旋轉蒸發(fā)儀蒸發(fā)得到納米金超微粒子粉末。本發(fā)明的制備方法成本低，工藝簡單，可用于多種化妝品和食品添加劑的納米金超微粒子粉末的制備。
文檔編號B22F9/16GK1806972SQ200510001749
公開日2006年7月26日 申請日期2005年1月19日 優(yōu)先權日2005年1月19日
發(fā)明者李明珠, 劉漢范, 宋延林, 江雷 申請人:中國科學院化學研究所