一種利用納米纖維素水凝膠制備納米銀的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開(kāi)了一種利用納米纖維素水凝膠制備納米銀的方法，屬于納米銀制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子設(shè)備逐漸朝著體積小、重量輕、成本低、功能多、可靠性高等方向發(fā)展，使得研制和生產(chǎn)納米銀粉、納米銀漿具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]化學(xué)還原法是納米銀粉制備的常用方法，反應(yīng)后納米金屬和溶劑、未反應(yīng)的原料、表面活性劑、反應(yīng)副產(chǎn)物等混雜在一起，如何將納米金屬與雜質(zhì)分離也是一個(gè)難題。常用的分離方法采用離心法，但是納米粒子在強(qiáng)大的離心力作用下非常容易團(tuán)聚、長(zhǎng)大或結(jié)塊，分離后的納米銀在干燥時(shí)也非常容易板結(jié)，因此如何保證納米銀顆粒在分離和干燥時(shí)不長(zhǎng)大或結(jié)塊也非常重要。
[0004]水凝膠根據(jù)其鏈段來(lái)源的不同可分為天然高分子凝膠與合成高分子凝膠。水凝膠是一種聚合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它可以吸收和保存大量的水，并且內(nèi)部含有豐富的基團(tuán)(如-C00-)，能夠吸附金屬粒子，利用水凝膠的這些性質(zhì)可以合成納米顆粒和微球。裘慕書(shū)等用聚丙烯酰胺作為凝膠模板，將其浸入到稀土鹽溶液中，然后經(jīng)過(guò)水熱反應(yīng)生成納米顆粒。由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的空間位阻作用，制備的納米顆粒尺寸均一、分散性好。控制聚合程度可以控制顆粒的尺寸，納米顆粒的粒徑隨著水凝膠交聯(lián)強(qiáng)度的增大而減小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題:針對(duì)傳統(tǒng)制備納米銀尺寸很難控制，在較高濃度時(shí)，無(wú)法避免納米銀顆粒團(tuán)聚、長(zhǎng)大或結(jié)塊，從而縮短可存放時(shí)間的問(wèn)題，提供了一種利用納米纖維素水凝膠制備納米銀的方法，本發(fā)明先利用納米竹纖維制備得納米水凝膠，將水凝膠浸泡在銀鹽溶液中，利用水凝膠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和含有豐富的基團(tuán)，吸附銀離子，將吸附銀離子后的水凝膠放入還原劑中浸泡生成納米銀，再進(jìn)行分離除雜、噴霧干燥得納米銀粉，本發(fā)明制備得到的納米銀顆粒尺寸均一、純度高、分散性好，制備得到的水凝膠聚合程度好，所以可以得到尺寸小的納米銀粉末，并且制備條件容易控制，成本低廉，不需要添加表面活性劑，減少對(duì)環(huán)境的污染。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(I)稱取50?80g納米竹纖維，將其加入100?150mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%鹽酸溶液中，在70?80°C水浴溫度下進(jìn)行攪拌混合，直至混合物形成半透明膠狀物，向其中通入氮?dú)夤呐?0?40min除去體系中溶解的氧氣，鼓泡后冷卻至室溫，再加入2?3mL四甲基乙二胺和0.3?0.5g過(guò)硫酸鉀，移入冰浴中，在0°C下攪拌混合30?50min;
(2 )向上述混合后的溶液中緩慢滴加80?10mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%乙酰胺溶液，控制在25min內(nèi)滴加完成，滴完后攪拌反應(yīng)60?80min，反應(yīng)后轉(zhuǎn)入玻璃容器中，密封，放置于10°C的恒溫箱中繼續(xù)聚合24h，聚合結(jié)束后形成水凝膠，將水凝膠過(guò)濾取出用蒸餾水沖洗3?5次，沖洗后放入烘箱中，在50?60 °C下干燥6?8h，干燥后粉碎得60?80目粉末，即可得到納米纖維素水凝膠粉末；
(3)量取200?250mL去離子水，向去離子水中加入15?20g硝酸銀，在避光的環(huán)境下攪拌混合至固體溶解得硝酸銀溶液，向硝酸銀溶液中加入總質(zhì)量50?60%上述納米纖維素水凝膠粉末，攪拌混合30?40min后放入(TC的冰箱中靜置溶脹8?10h，溶脹后的水凝膠過(guò)濾取出；
(4)將上述過(guò)濾得的水凝膠按體積比1:2和質(zhì)量分?jǐn)?shù)3?6%二硫蘇糖醇溶液混合，在70?90°C下進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后得到納米銀混合溶液，將納米銀混合溶液用孔徑為20?SOnm的超濾膜進(jìn)行分離，去除雜質(zhì)，得到納米銀分散液，向納米銀分散液中按體積比1:1加入無(wú)水乙醇混合，將混合液進(jìn)行噴霧干燥，即可得到分散性好的納米銀粉。
[OOO7 ]本發(fā)明的應(yīng)用方法:本發(fā)明制備得到的納米銀粉的粒徑為20?80nm，性能好、純度高，使其不僅保留了銀本身良好的導(dǎo)電性、抗菌性能，而且在光學(xué)、催化、環(huán)保以及生物材料等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明制備得到的納米銀顆粒尺寸均一、純度高、分散性好；
(2)由于本發(fā)明制備得到水凝膠的聚合程度好，所以得到尺寸小的納米銀粉末，并且制備條件容易控制，成本低廉，不需要添加表面活性劑，減少對(duì)環(huán)境的污染；
(3)膜分離方法操作簡(jiǎn)便，分離過(guò)程中粒子不團(tuán)聚、粒徑維持不變，易于工業(yè)逐級(jí)放大推廣應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0009]首先稱取50?80g納米竹纖維，將其加入100?150mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%鹽酸溶液中，在70?80°C水浴溫度下進(jìn)行攪拌混合，直至混合物形成半透明膠狀物，向其中通入氮?dú)夤呐?0?40min除去體系中溶解的氧氣，鼓泡后冷卻至室溫，再加入2?3mL四甲基乙二胺和0.3?0.5g過(guò)硫酸鉀，移入冰浴中，在O 0C下攪拌混合30?50min;向上述混合后的溶液中緩慢滴加80?10mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%乙酰胺溶液，控制在25min內(nèi)滴加完成，滴完后攪拌反應(yīng)60?SOmin，反應(yīng)后轉(zhuǎn)入玻璃容器中，密封，放置于10°C的恒溫箱中繼續(xù)聚合24h，聚合結(jié)束后形成水凝膠，將水凝膠過(guò)濾取出用蒸餾水沖洗3?5次，沖洗后放入烘箱中，在50?60 °C下干燥6?Sh，干燥后粉碎得60?80目粉末，即可得到納米纖維素水凝膠粉末;量取200?250mL去離子水，向去離子水中加入15?20g硝酸銀，在避光的環(huán)境下攪拌混合至固體溶解得硝酸銀溶液，向硝酸銀溶液中加入總質(zhì)量50?60%上述納米纖維素水凝膠粉末，攪拌混合30?40min后放入(TC的冰箱中靜置溶脹8?10h，溶脹后的水凝膠過(guò)濾取出；將上述過(guò)濾得的水凝膠按體積比I: 2和質(zhì)量分?jǐn)?shù)3?6%二硫蘇糖醇溶液混合，在70?90 V下進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后得到納米銀混合溶液，將納米銀混合溶液用孔徑為20?SOnm的超濾膜進(jìn)行分離，去除雜質(zhì)，得到納米銀分散液，向納米銀分散液中按體積比1:1加入無(wú)水乙醇混合，將混合液進(jìn)行噴霧干燥，即可得到分散性好的納米銀粉。
[0010]實(shí)例I
首先取50g納米竹纖維，將其加入10mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%鹽酸溶液中，在70°C水浴溫度下進(jìn)行攪拌混合，直至混合物形成半透明膠狀物，向其中通入氮?dú)夤呐?0min除去體系中溶解的氧氣，鼓泡后冷卻至室溫，再向其中加入2mL四甲基乙二胺和0.3g過(guò)硫酸鉀，移入冰浴中，在O°C下攪拌混合30min;向上述混合后的溶液中緩慢滴加SOmL質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%乙酰胺溶液中，控制在25min內(nèi)滴加完成，滴完后攪拌反應(yīng)60min，反應(yīng)后轉(zhuǎn)入玻璃容器中，密封，放置于10°C的恒溫箱中繼續(xù)聚合24h，聚合結(jié)束后形成水凝膠，將水凝膠過(guò)濾取出用蒸餾水沖洗3次，沖洗后放入烘箱中，在50°C下干燥6h，干燥后粉碎得60目粉末，得到納