一種利用葡萄柚汁液還原出硝酸銀溶液中的銀離子的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用葡萄柚汁液還原出硝酸銀溶液中的銀離子的方法，在30℃左右的恒溫水浴中，取20mL左右現(xiàn)榨葡萄柚汁液與20mL左右的0.01-0.1mol/L的硝酸銀溶液混合均勻后在50mL的小燒杯中進(jìn)行反應(yīng)，將上述反應(yīng)液放置48小時(shí)后，用高速離心機(jī)分離出沉淀，再用無(wú)水乙醇洗滌沉淀后并經(jīng)過(guò)高速離心機(jī)離心得到產(chǎn)物。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種利用葡萄柚汁液還原出硝酸銀溶液中的銀離子的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬納米銀顆粒制造領(lǐng)域，尤其涉及一種利用葡萄柚汁液還原出硝酸銀溶液中的銀離子的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著納米材料的迅速發(fā)展,納米材料的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，如在納米涂料，納米碳管，納米半導(dǎo)體、催化材料，以及在醫(yī)藥、家電、紡織、環(huán)境保護(hù)等方面。而近年來(lái)，在納米銀方面的研究更是取得了豐厚的成果。無(wú)論是從制備、性質(zhì)、還是應(yīng)用上，納米銀無(wú)疑是一種研究最為廣泛深入的材料之一。納米銀材料除了具備一般的納米材料的特性外，在光學(xué)材料方面，納米銀顆粒顯著的表面等離子體共振效應(yīng)，此效應(yīng)能夠增強(qiáng)納米銀顆粒內(nèi)部及其周?chē)鷧^(qū)域的電磁場(chǎng)，可用于開(kāi)發(fā)光子晶體材料，如納米銀半導(dǎo)體。同時(shí)，由于納米銀顆粒具有很強(qiáng)的熒光發(fā)射特性，可用于生物檢測(cè)、標(biāo)記及生物和化學(xué)傳感器的開(kāi)發(fā)等；在熱力學(xué)性質(zhì)方面，顯示出尺寸效應(yīng)和形狀 效應(yīng)。隨著納米銀材料尺寸的減小納米銀材料的結(jié)合能、熔解焓以及相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)函數(shù)如AM、△兄和Δg。均降低，而K0增大等。納米銀材料熱力學(xué)性質(zhì)在各方面與塊體銀材料均有一定的差異性，因此研究納米銀材料的熱力學(xué)性質(zhì)具有極其重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
[0003]納米銀的傳統(tǒng)制備方法主要包括物理法、化學(xué)法及物理化學(xué)結(jié)合的綜合方法。最早制備制備納米銀的方法是物理法，此方法制備的納米銀的純度較高，但是產(chǎn)量低、資金投入大、能耗大。主要制備方法有高能機(jī)械球磨法、光照法、輻射法、電弧法、蒸發(fā)冷凝法等。Xu J,Yin J S等在-196°C的超低溫下對(duì)銀粉進(jìn)行高能機(jī)械球磨，得到了平均粒徑約為20nm的納米銀顆粒；杜勇等把金屬銀放在波長(zhǎng)1064nm的Nd:YAG激光器下,通過(guò)控制光照時(shí)間制備出5-20nm的銀膠體粒子。所制得的銀膠體的穩(wěn)定性很好，放置數(shù)周也未出現(xiàn)聚沉物；輻射法制備納米材料是利用電離輻射，一般是利用鈷60輻射源產(chǎn)生的Y高能射線(xiàn)使水產(chǎn)生電離和激發(fā)，生成還原性粒子H自由基和水合電子以及氧化性粒子OH自由基。利用這些還原性粒子可逐步把銀離子還原為納米銀顆粒。崔國(guó)士等人采用Y射線(xiàn)輻射液相還原制備納米銀溶膠。在較低的吸收劑量、較高的聚乙烯醇濃度(7.5%)、較低的硝酸銀濃度(0.01mol/L)和適宜的異丙醇濃度(0.5mol/L)有利于獲得平均粒徑較小(10_30nm)、單分散、無(wú)聚集的納米銀溶膠；段志偉等采用自行研制的直流電弧等離子體蒸發(fā)設(shè)備制備的銀粉純凈無(wú)污染，屬多晶型結(jié)構(gòu)，呈球鏈狀形態(tài)。平均粒徑在38-220nm范圍內(nèi)。粒徑分布窄。最大產(chǎn)率比同類(lèi)研究結(jié)果提高了近17倍。
[0004]魏智強(qiáng)等采用陽(yáng)極弧放電等離子體蒸發(fā)冷凝法制備銀納米粉末，在最佳工藝條件下:熱功率3kw、氣壓0.3-2kPa、Ar氣氛、弧電壓20-30V、弧電流70-150A、水冷制備的銀納米粉末粒徑在20nm左右且純度高、分散性好。
[0005]面對(duì)物理化學(xué)法制備納米銀顆粒存在的各種弊端，再加上當(dāng)今社會(huì)所追求的低碳和綠色環(huán)保生活。綠色還原制備納米銀顆粒成為人們追求的方向。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提出一種利用葡萄柚汁液還原出硝酸銀溶液中的銀離子的方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種利用葡萄柚汁液還原出硝酸銀溶液中的銀離子的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0009](I)取新鮮葡萄柚，去皮，取30g左右葡萄柚果粒加60g左右蒸餾水壓榨后，用布氏漏斗抽濾得汁液，并用離心機(jī)低速離心制得上清液，所得上清液即為現(xiàn)榨葡萄柚汁液，全部放在燒杯中密封保存?zhèn)溆茫?br> [0010](2)在30°C左右的恒溫水浴中，取20mL左右現(xiàn)榨葡萄柚汁液與20mL左右的0.01-0.lmol/L的硝酸銀溶液混合均勻后在50mL的小燒杯中進(jìn)行反應(yīng),將上述反應(yīng)液放置48小時(shí)后，用高速離心機(jī)分離出沉淀，再用無(wú)水乙醇洗滌沉淀后并經(jīng)過(guò)高速離心機(jī)離心得到產(chǎn)物。
[0011]所述的一種利用葡萄柚汁液還原出硝酸銀溶液中的銀離子的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0012]( I)取新鮮葡萄柚，去皮，取30g葡萄柚果粒加60g蒸餾水壓榨后，用布氏漏斗抽濾得汁液，并用離心機(jī)低速離心制得上清液，所得上清液即為現(xiàn)榨葡萄柚汁液，全部放在燒杯中S封保存?zhèn)溆茫?br> [0013](2)在30°C的恒溫水浴中，取20mL現(xiàn)榨葡萄柚汁液與20mL的0.01-0.lmol/L的硝酸銀溶液混合均勻后在50mL的小燒杯中進(jìn)行反應(yīng),將上述反應(yīng)液放置48小時(shí)后,用高速離心機(jī)分離出沉淀，再用無(wú)水乙醇洗滌沉淀后并經(jīng)過(guò)高速離心機(jī)離心得到產(chǎn)物。
[0014]銀納米顆粒形成機(jī)理的探討:
[0015]葡萄柚汁液中主要含有胡蘿卜素，B族維生素、維生素C，糖類(lèi)、揮發(fā)油、蛋白質(zhì)、谷氨酸(Glu)、天冬氨酸(Asp)、賴(lài)氨酸(Lys)、精氨酸(Arg)、蘇氨酸(Thr)及有機(jī)酸等生物分子等。由于維生素C及部分氨基酸等生物分子具有還原性，可將一價(jià)銀離子還原為單質(zhì)銀。生成的銀原子在形成晶核以及晶核不斷長(zhǎng)大的過(guò)程中，受到葡萄柚汁液中生物分子的吸附和包裹作用，降低了表面能，從而晶粒繼續(xù)長(zhǎng)大受限，最終形成尺寸為50-100納米的類(lèi)球形小顆粒。
[0016]本發(fā)明的有益效果:
[0017](I)本發(fā)明用新鮮壓榨的葡萄柚汁液還原出硝酸銀溶液中的銀離子，操作簡(jiǎn)便，步驟簡(jiǎn)單，既環(huán)保又安全而且得到的納米銀具有良好的穩(wěn)定性。原料容易獲得且無(wú)毒害，具有良好的應(yīng)用前景。
[0018](2)利用葡萄柚汁液中含有的還原性有機(jī)生物分子，能夠在溫和條件(30°C，常壓)下還原出硝酸銀溶液中的一價(jià)銀離子；對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)多種分析測(cè)試表明，得到類(lèi)球形形貌的面心立方晶系的單質(zhì)銀，粒徑在50-100nm之間；葡萄柚汁液中含有的有機(jī)還原生物分子對(duì)納米銀顆粒的生成起到模板和還原劑的作用，誘導(dǎo)和調(diào)控銀納米粒子的生成。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為實(shí)施例1的葡萄柚汁液的紅外光譜圖；
[0020]圖2為實(shí)施例1的葡萄柚汁液的紫外可見(jiàn)光譜圖；[0021]圖3為實(shí)施例1的反應(yīng)液的紫外可見(jiàn)光譜圖；
[0022]圖4為實(shí)施例1的本發(fā)明產(chǎn)物的掃描電鏡圖；
[0023]圖5為實(shí)施例1的本發(fā)明產(chǎn)物的X-射線(xiàn)衍射圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例1、
[0025]I實(shí)驗(yàn)試劑及儀器
[0026]試劑:硝酸銀，無(wú)水乙醇，單質(zhì)碘，碘化鉀，以上均為分析純；二次蒸餾水；實(shí)驗(yàn)所用的水果葡萄柚購(gòu)于本地水果店；
[0027]儀器:美國(guó)NicOlet870型傅立葉變換紅外光譜儀，固體KBr壓片(掃描范圍:4000~40001^，掃描32次，分辨率4CHT1)；
[0028]TU-1901雙光束紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任(掃描范圍:19(T800nm，采樣間隔:lnm，光譜帶寬:2nm，掃描速度:中速，掃描次數(shù):一次，光度模式:Abs)；
[0029]TD6臺(tái)式多管自動(dòng)平衡離心機(jī)，長(zhǎng)沙平凡儀器有限公司(加速電壓為80kV)；
[0030]MAP18XAHF型X射線(xiàn)衍射儀，丹東射線(xiàn)儀器工業(yè)公司(測(cè)試電壓為40kV，電流為IOOmA,掃描速度為4° /min,連續(xù)掃描)；
[0031]KYKY-EM3200型數(shù)字化掃描電子顯微鏡，北京中科科儀技術(shù)發(fā)展有限責(zé)任公司(加速電壓:30kV)；
[0032]電子天平(AB104-N，Max=IOlg, d=0.1mg)；
[0033]HH-S6恒溫水浴鍋，金壇市鑫諾實(shí)驗(yàn)儀器廠(chǎng)(水溫控制在30°C )。
[0034]2葡萄柚汁液的提取
[0035]取新鮮葡萄柚，去皮，取30g柚子果粒加60g蒸餾水壓榨成果汁。用布氏漏斗抽濾得果汁，并用離心機(jī)低速離心制得SOmL上清液。將該實(shí)驗(yàn)平行進(jìn)行5-10組，所得上清液全部放在燒杯中密封保存?zhèn)溆谩?br> [0036]3銀納米顆粒的制取
[0037]取一定量的硝酸銀(1.6990g)固體，放在燒杯中加入蒸餾水溶解后，轉(zhuǎn)移入規(guī)格為IOOmL的容量瓶中配制成0.lmol/L的硝酸銀溶液。將此溶液稀釋成體積均為50mL的濃度不低于0.01mol/L的一系列硝酸銀溶液。在30°C恒溫水浴中，取20mL現(xiàn)榨葡萄柚汁液與20mL0.1-0.01mol/L的硝酸銀溶液混合在50mL的小燒杯中進(jìn)行反應(yīng)。定時(shí)測(cè)定反應(yīng)液的紫外吸收光譜。將上述反應(yīng)液放置48h后，用離心機(jī)高速離心分離出沉淀，再用無(wú)水乙醇洗滌沉淀后并經(jīng)過(guò)離心機(jī)離心得到產(chǎn)物。將上述實(shí)驗(yàn)平行進(jìn)行10-20組，以獲得足夠的產(chǎn)物，干燥后進(jìn)行掃描電子顯微鏡、紅外光譜和X-射線(xiàn)衍射測(cè)試。
[0038]4Vc含量的粗略計(jì)算
[0039]取20mL現(xiàn)榨葡萄柚汁液、IOOmL 二次水、10mL2mol/L HAc和IOmL0.5%淀粉，將它們?nèi)考尤氲?50mL錐形瓶中，混合均勻后，用I2標(biāo)準(zhǔn)溶液[1/2 (I2)=0.lmol/L]進(jìn)行滴定，以確定上述葡萄柚汁液中Vc的含量。平行滴定三次。所用I2標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積分別為:1.51mL、L 57mL、L 63mL，平均體積為 L 57mL。
[0040]因此，Vc含量為:Vc%=CI2VI2176.12/20=0.1543mg/mL。[0041]5結(jié)果與討論
[0042]5.1葡萄柚汁液的紅外光譜分析
[0043]在葡萄柚汁液中有許多種生物分子，如蛋白質(zhì)、維生素和多糖等。圖1為葡萄柚汁液汁液滴在KBr固體上，晾干后壓片所測(cè)得的紅外光譜圖。圖中1621CHT1處吸收峰對(duì)應(yīng)于蛋白酰胺I帶的C=O基團(tuán)的伸縮振動(dòng)，1250cm-1處的吸收峰則為蛋白酰胺III帶上的C-N彎曲振動(dòng)。1413CHT1和1055CHT1處吸收峰則可能分別為蛋白、維生素或多糖分子中C-OH基團(tuán)的彎曲振動(dòng)和C-O-C基團(tuán)的不對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)。2930cm—1處可能為甲基的特征伸縮振動(dòng)吸收帶。3379CHT1處可能是NH中氫鍵的特征吸收帶。
[0044]5.2葡萄柚汁液的紫外可見(jiàn)光譜分析
[0045]圖2為測(cè)得的葡萄柚汁液的紫外可見(jiàn)光譜圖。從圖中可以看出，在210nm和280nm處出現(xiàn)了兩個(gè)吸收峰，分別對(duì)應(yīng)著蛋白質(zhì)或氨基酸等肽鍵上C=O基η- π *的電子躍遷和蛋白酪氨酸、色氨酸或者苯基丙氨酸殘基上π ^的電子躍遷，表明葡萄柚汁液中含有蛋白質(zhì)、氨基酸等生物分子。
[0046]5.3反應(yīng)液的紫外可見(jiàn)光譜分析
[0047]圖3為測(cè)得的放置不同時(shí)間的反應(yīng)液的紫外可見(jiàn)光譜圖。從圖中可以看出，在440nm處明顯出現(xiàn)了一個(gè)吸收峰，并且該吸收峰的強(qiáng)度隨反應(yīng)時(shí)間的增加而逐漸增強(qiáng)。這個(gè)吸收峰被認(rèn)為是銀納米顆粒的特征吸收峰，它是由于溶液中銀納米顆粒的徑向表面增強(qiáng)拉曼共振引起的。這說(shuō)明隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)物銀納米顆粒的量在不斷增加。
[0048]5.4產(chǎn)物的掃描電鏡分析
·[0049]圖4為含0.05mol/L硝酸銀和葡萄柚汁液的反應(yīng)液在30°C條件下反應(yīng)48小時(shí)所得產(chǎn)物的掃描電鏡圖。從圖中可以看出，產(chǎn)物為類(lèi)球形的小顆粒，粒子尺寸在50-100nm之間。圖中出現(xiàn)的較大的顆粒是由于小的納米顆粒發(fā)生聚集而形成的。
[0050]5.5產(chǎn)物的X-射線(xiàn)衍射分析
[0051]圖5為含0.05mol/L硝酸銀和葡萄柚汁液的反應(yīng)液在30°C條件下反應(yīng)48小時(shí)所得產(chǎn)物的X-射線(xiàn)衍射圖。由圖可見(jiàn)，在2 Θ為38.24° ,44.43° ,64.66° ,77.63° ,81.78°時(shí)出現(xiàn)了 5個(gè)衍射峰，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS87-0720)可以發(fā)現(xiàn)分別對(duì)應(yīng)面心立方型銀單質(zhì)的(111)、( 200 )、( 220 )、( 311)和(222 )面的特征衍射，表明產(chǎn)物為面心立方結(jié)構(gòu)的銀單質(zhì)。
[0052]5.6銀納米顆粒形成機(jī)理的探討
[0053]葡萄柚汁液中主要含有胡蘿卜素，B族維生素、維生素C，糖類(lèi)、揮發(fā)油、蛋白質(zhì)、谷氨酸(Glu)、天冬氨酸(Asp)、賴(lài)氨酸(Lys)、精氨酸(Arg)、蘇氨酸(Thr)及有機(jī)酸等生物分子等。由于維生素C及部分氨基酸等生物分子具有還原性，可將一價(jià)銀離子還原為單質(zhì)銀。生成的銀原子在形成晶核以及晶核不斷長(zhǎng)大的過(guò)程中，受到葡萄柚汁液中生物分子的吸附和包裹作用，降低了表面能，從而晶粒繼續(xù)長(zhǎng)大受限，最終形成尺寸為50-100納米的類(lèi)球形小顆粒。
[0054]6 結(jié)論
[0055]利用葡萄柚汁液中含有的多種生物分子，在溫和條件下(30°C，常壓)將硝酸銀溶液中的一價(jià)銀離子還原為單質(zhì)銀。經(jīng)過(guò)多種分析測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，所得產(chǎn)物為面心立方晶系的單質(zhì)銀，粒徑在50-100nm之間。對(duì)銀納米顆粒的形成機(jī)理進(jìn)行了探討，表明葡萄柚汁液中含有的生物分子對(duì)單質(zhì)銀顆粒的生成起到模板和還原劑的作用，誘導(dǎo)和調(diào)控銀納米粒子的生成。
[0056]實(shí)施例2、
[0057]所述的一種利用葡萄柚汁液還原出硝酸銀溶液中的銀離子的方法，包括以下步驟:
[0058](I)取新鮮葡萄柚，去皮，取30g葡萄柚果粒加60g蒸餾水壓榨后，用布氏漏斗抽濾得汁液，并用離心機(jī)低速離心制得上清液，所得上清液即為現(xiàn)榨葡萄柚汁液，全部放在燒杯中S封保存?zhèn)溆茫?br> [0059](2)在30°C的恒溫水浴中，取20mL現(xiàn)榨葡萄柚汁液與20mL的0.01-0.lmol/L的硝酸銀溶液混合均勻后在50mL的小燒杯中進(jìn)行反應(yīng),將上述反應(yīng)液放置48小時(shí)后,用高速離心機(jī)分離出沉淀，再用無(wú)水乙醇洗滌沉淀后并經(jīng)過(guò)高速離心機(jī)離心得到產(chǎn)物。
【權(quán)利要求】
1.一種利用葡萄柚汁液還原出硝酸銀溶液中的銀離子的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)取新鮮葡萄柚，去皮，取30g左右葡萄柚果粒加60g左右蒸餾水壓榨后，用布氏漏斗抽濾得汁液，并用離心機(jī)低速離心制得上清液，所得上清液即為現(xiàn)榨葡萄柚汁液，全部放在燒杯中密封保存?zhèn)溆茫? (2)在30°C左右的恒溫水浴中，取20mL左右現(xiàn)榨葡萄柚汁液與20mL左右的0.01-0.lmol/L的硝酸銀溶液混合均勻后在50mL的小燒杯中進(jìn)行反應(yīng),將上述反應(yīng)液放置48小時(shí)后，用高速離心機(jī)分離出沉淀，再用無(wú)水乙醇洗滌沉淀后并經(jīng)過(guò)高速離心機(jī)離心得到產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用葡萄柚汁液還原出硝酸銀溶液中的銀離子的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)取新鮮葡萄柚，去皮，取30g葡萄柚果粒加60g蒸餾水壓榨后，用布氏漏斗抽濾得汁液，并用離心機(jī)低速離心制得上清液，所得上清液即為現(xiàn)榨葡萄柚汁液，全部放在燒杯中密封保存?zhèn)溆茫? (2)在30°C的恒溫水浴中，取20mL現(xiàn)榨葡萄柚汁液與20mL的0.01-0.lmol/L的硝酸銀溶液混合均勻后在50mL的小燒杯中進(jìn)行反應(yīng),將上述反應(yīng)液放置48小時(shí)后,用高速離心機(jī)分離出沉淀，再用無(wú)水乙醇洗滌沉淀后并經(jīng)過(guò)高速離心機(jī)離心得到產(chǎn)物。
【文檔編號(hào)】B22F9/24GK103706803SQ201310496515
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】陳龍, 胡長(zhǎng)玉, 孫金余, 楊奇 申請(qǐng)人:黃山學(xué)院