首页分享一种具有抗菌效果的花状纳米银粉体自组装结构的制备方法与流程

一种具有抗菌效果的花状纳米银粉体自组装结构的制备方法与流程

来源：花匠小妙招时间：2025-04-27 13:15

本发明涉及纳米银粉体制备工艺的技术领域，尤其涉及一种具有抗菌效果的花状纳米银粉体自组装结构的制备方法。

背景技术：

纳米材料是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度调制的固态材料，其晶粒或颗粒尺寸在1-100nm数量级。纳米材料的基本单元按照空间维数可以分为三类：(1)零维纳米材料，空间三维尺度均在纳米尺度范围，如纳米颗粒、原子团簇、人造原子、纳米尺度的空洞；(2)一维纳米材料，在空间范围内有两维处于纳米尺度范围，如纳米棒、纳米线、纳米带和纳米管；(3)二维纳米材料，指在空间范围内有一维处于纳米尺寸范围，如纳米薄膜、多层薄膜、超晶格等等。由于这些单元往往具有量子效应，因此零维、一维和二维的纳米材料又被称为量子点、量子线和量子阱。随着纳米材料研究的不断发展，纳米材料的内涵也在不断拓展，研究的对象也不断丰富，由纳米颗粒、薄膜、纳米线发展到无实体的纳米空间材料和复合材料，如碳纳米管及其填充物，微孔和介孔材料(包括凝胶和气凝胶)，有序纳米结构及其组装体系材料。

纳米材料之所以引起广泛的关注，是因为人们对于纳米材料的兴趣不仅仅在于尺寸上的减小，更重要的是尺寸减小带来物理、化学性质的独特变化。

近年来，纳米银的应用日益广泛，纳米银的制备方法和合成技术也得到了很大发展，纳米银具有非常优良的抗菌效果，可广泛用于医疗消毒设备、医疗物和家居防臭消毒用品等。纳米银粒子的制备方法有多种，大致可以分为物理方法和化学方法两大类，包括微波还原、超声辅助合成法、磁控溅射法、模板法、光还原法、晶种法、多元醇法、微乳液法、电化学法、生物还原法等等。在上述方法中，均存在着不足的地方，如制备工艺普遍比较复杂，带来一些污染，引入杂质，产物纯度容易受到影响，产量极其有限，成本较高，要制备一些具有特殊形貌的纳米结构，如三角、方体、六边、树枝等等比较困难。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点，提供一种具有抗菌效果的花状纳米银粉体自组装结构的制备方法，该具有抗菌效果的花状纳米银粉体自组装结构的制备方法采用水热法制备具有特殊结构类似花状结构的纳米银粉自组装结构，该纳米银粉自组装结构的制备不需要复杂的仪器设备，成本低廉，工艺过程简单易，仅仅通过简单的溶液反应过程就可以实现对纳米材料性质的合成和形貌的改变，具有优良的抗菌性能和效果；且能耗相对较低，产率高、物相均匀、纯度高、结晶良好，并且产物的形状、尺寸易于控制，可以较好地避免环境污染。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有抗菌效果的花状纳米银粉体自组装结构的制备方法，包括如下步骤：

(1)将1g聚乙烯醇、0.7g聚乙二醇一起充分溶解于75ml蒸馏水中，得到浓度为0.171mm的表面活性剂混合溶液；

(2)于表面活性剂混合溶液中加入0.745mmol浓度为9.968mm的agno3并搅拌一分钟至均匀溶液，再将0.745mmol浓度为9.968mm的抗坏血酸加入到混合溶液中搅拌均匀；

(3)再将得到的反应液转移至聚四氟乙烯衬里的水热反应釜中，在180℃下水热反应5h或15h，自然冷却至室温；

(4)将所得产物用乙醇充分洗涤，用高速台式离心机离心分离后得到纳米银溶胶溶液，将纳米银溶胶溶液放入电热恒温鼓风干燥机内在80℃下烘干1h，然后通过超声振荡器进行振荡分散，得到花状纳米银粉体自组装结构。

进一步的，所述步骤(1)中还可以加入浓度为0-0.514mm的聚乙烯吡咯烷酮75ml。

进一步的，所述水热反应釜的容积为100ml,水热反应釜中进行的水热反应为密封进行。

综上所述，本发明的具有抗菌效果的花状纳米银粉体自组装结构的制备方法采用水热法制备具有特殊结构类似花状结构的纳米银粉自组装结构，该纳米银粉自组装结构的制备不需要复杂的仪器设备，成本低廉，工艺过程简单易，仅仅通过简单的溶液反应过程就可以实现对纳米材料性质的合成和形貌的改变，具有优良的抗菌性能和效果；且能耗相对较低，产率高、物相均匀、纯度高、结晶良好，并且产物的形状、尺寸易于控制，可以较好地避免环境污染。

附图说明

图1是花状纳米银粉体自组装结构的x射线衍射图；

图2是花状纳米银粉体自组装结构低倍率的扫描电镜放大图

图3是花状纳米银粉体自组装结构高倍率的扫描电镜放大图；

图4是反应时间为5h时生成花状纳米银粉体自组装结构的扫描电镜放大图；

图5是反应时间为15h时生成花状纳米银粉体自组装结构的扫描电镜放大图；

图6是pvp的浓度为1.714mm时生成花状纳米银粉体自组装结构的扫描电镜放大图；

图7是pvp的浓度为0.514mm时生成花状纳米银粉体自组装结构的扫描电镜放大图；

图8是pvp的浓度为0.043mm时生成花状纳米银粉体自组装结构的扫描电镜放大图；

图9是pvp的浓度为0mm时生成花状纳米银粉体自组装结构的扫描电镜放大图；

图10是agno3浓度为4.984mm时生成花状纳米银粉体自组装结构的扫描电镜放大图；

图11是agno3浓度为19.937mm时生成花状纳米银粉体自组装结构的扫描电镜放大图；

图12是asa浓度为4.984mm时生成花状纳米银粉体自组装结构的扫描电镜放大图；

图13是asa浓度为19.937mm时生成花状纳米银粉体自组装结构的扫描电镜放大图。

具体实施方式

实施例1

本实施例1所描述的一种具有抗菌效果的花状纳米银粉体自组装结构的制备方法，包括如下步骤：

(1)将1g聚乙烯醇、0.7g聚乙二醇一起充分溶解于75ml蒸馏水中，得到浓度为0.171mm的表面活性剂混合溶液；

(2)于表面活性剂混合溶液中加入0.745mmol浓度为9.968mm的agno3并搅拌一分钟至均匀溶液，再将0.745mmol浓度为9.968mm的抗坏血酸加入到混合溶液中搅拌均匀；

(3)再将得到的反应液转移至聚四氟乙烯衬里的水热反应釜中，在180℃下水热反应5h或15h，自然冷却至室温；

在本实施例中，所述步骤(1)中还可以加入浓度为0-0.514mm的聚乙烯吡咯烷酮75ml。

在本实施例中，所述水热反应釜的容积为100ml,水热反应釜中进行的水热反应为密封进行。

从图1中可知，其5个峰位置分别为：38.1°，44.4°，64.5°，77.5°和81.6°，相对应的(111)，(200)，(220)，(311)和(222)五个晶面结构表明为面心立方晶系的单质银，与jcpds卡04-0783上数据一致，该曲线衍射峰相当尖锐，表明花状纳米银粉体自组装结构的结晶性能良好。由图2可知，花状纳米银粉体自组装结构的整体上由许多花状纳米银自组装结构组成，花状纳米银自组装结构平均粒径在1-2um左右。由图3可以，可以看到清楚的一个完整的花状纳米银自组装结构单元，且可以清楚的发现，单个的花状纳米银自组装结构由大量直径在120nm左右，长度大约为1u左右的银纳米棒均匀组装而成。

如图4所示，当反应时间为5h时，产物主要为不规则形貌的纳米银自组装结构，以及由大量粒径大小不一的纳米银颗粒，同时这些大量不同尺寸的纳米银颗粒粘附在自组装结构的表面附近，形成的整体形貌不规则。如图5所示，当反应时间为15h时，由图5我们可以看到单个纳米银自组装超细结构与反应时间为5h时对比，粒径并没有显著增加，那些粘附在纳米银超细结构附近的纳米银小颗粒也消失了，与此同时，纳米银自组装超细结构形貌呈现花状，自组装超细结构基本单元由大量纳米棒棒束组成。这表明：纳米银自组装超细结构单元在反应时间较早期就已经形成，同时不断还原出来的纳米银小颗粒在反应过程中不断粘附和生长在自组装结构单元表面，逐渐生成银纳米棒束，最终自组装形成规则的花状纳米银超细结构。

如图6所示，pvp的浓度为1.714mm时，由图6可知，产生大量分散性良好的纳米银多面体小颗粒和少量银纳米片，没有观察到纳米银自组装超细结构；由图7、图8和图9中可知，随着pvp浓度的减少，直到减少到0，都可以看到纳米银自组装结构的形成，但是不同浓度的pvp下，形成的纳米银自组装结构的形貌都不相同。图7和图8形成的是大量多面体纳米银颗粒组成的自组装超细结构，只有图9形成由大量纳米棒束组成的花状纳米银自组装结构。由此可以得出：纳米银自组装超细结构在高浓度pvp条件下不能形成，没有pvp在反应的过程中也可以形成纳米银自组装超细结构，但是pvp的浓度的变化对于的纳米银自组装超细结构形貌有重大的影响。这是由于表面活性剂pvp在高浓度下，pvp的分散作用达到最大，得到的产物是单分散性的纳米银颗粒，因而不能形成纳米银自组装超细结构。随着pvp浓度下降，分散性不是很强，纳米银小颗粒就能不断粘附着生长，从而形成纳米银自组装超细结构，较低浓度下改变pvp浓度，分散作用也不同，从而达到了对于纳米银自组装超细结构基本单元的形貌调控作用。

如图10和图11所示，此agno3浓度分为4.984mm和19.937mm。从图10和图11可知，均不能形成规则花状形貌的纳米银自组装结构。如图10所示，当agno3的浓度下降到4.984mm时，这些纳米银粒子看起来像花状形貌的纳米银自组装结构单元的主体部分，这是由于在较低的agno3浓度下，没有足够多的银原子被还原出来形成那些花状形貌中的“瓣”；如图11所示，当浓度agno3浓度从9.968mm增加到19.937mm时，形貌从花状纳米银自组装结构变为分散纳米银多面体颗粒，这是由于agno3浓度的增大将增加纳米银的晶核数目，但浓度较高时，小颗粒的晶核数目过多，将有利于形成分散的纳米银颗粒形成，从而不能形成花状纳米银自组装结构。

asa是一种典型的还原剂，广泛应用于无机纳米材料的合成。图12和图13对应的asa浓度分别为4.984mm和19.937mm；从图12和图13中可以看到，得到的主要产物都是100-150nm左右的单分散的球形纳米银颗粒，可以得出当asa的浓度远低于或者远高于9.968mm时，均不能生成花状纳米银自组装结构。如图12所示，当asa浓度减少到4.984mm时，asa的量不足以完全还原agno3，被还原的部分ag+在相对较高浓度下的pvp的分散作用下生成的纳米银颗粒呈球形。如图13所示，当asa浓度为19.937mm时，还原剂过量，因此还原速度大大加快，从反应一开始就生成大量的银晶核，而不能在早期形成大量的自组装结构，从而这些小的银晶核再继续生成球形纳米银颗粒。因此，还原的速度主要取决于agno3/asa的摩尔比，不论是在反应的前期形成纳米银自组装结构主体部分还是中后期形成的“瓣”结构都需要合适的还原速率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术方案作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。