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
【專利摘要】本發明公開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的小燒杯中進行反應，將上述反應液放置48小時后，用高速離心機分離出沉淀，再用無水乙醇洗滌沉淀后并經過高速離心機離心得到產物。
【專利說明】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
【技術領域】
[0001]本發明屬納米銀顆粒制造領域，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】
[0002]隨著納米材料的迅速發展,納米材料的應用也越來越廣泛，如在納米涂料，納米碳管，納米半導體、催化材料，以及在醫藥、家電、紡織、環境保護等方面。而近年來，在納米銀方面的研究更是取得了豐厚的成果。無論是從制備、性質、還是應用上，納米銀無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，在光學材料方面，納米銀顆粒顯著的表面等離子體共振效應，此效應能夠增強納米銀顆粒內部及其周圍區域的電磁場，可用于開發光子晶體材料，如納米銀半導體。同時，由于納米銀顆粒具有很強的熒光發射特性，可用于生物檢測、標記及生物和化學傳感器的開發等；在熱力學性質方面，顯示出尺寸效應和形狀 效應。隨著納米銀材料尺寸的減小納米銀材料的結合能、熔解焓以及相對應的標準熱力學函數如AM、△兄和Δg。均降低，而K0增大等。納米銀材料熱力學性質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性質具有極其重要的科學意義和應用價值。
[0003]納米銀的傳統制備方法主要包括物理法、化學法及物理化學結合的綜合方法。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，但是產量低、資金投入大、能耗大。主要制備方法有高能機械球磨法、光照法、輻射法、電弧法、蒸發冷凝法等。Xu J,Yin J S等在-196°C的超低溫下對銀粉進行高能機械球磨，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1064nm的Nd:YAG激光器下,通過控制光照時間制備出5-20nm的銀膠體粒子。所制得的銀膠體的穩定性很好，放置數周也未出現聚沉物；輻射法制備納米材料是利用電離輻射，一般是利用鈷60輻射源產生的Y高能射線使水產生電離和激發，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。崔國士等人采用Y射線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設備制備的銀粉純凈無污染，屬多晶型結構，呈球鏈狀形態。平均粒徑在38-220nm范圍內。粒徑分布窄。最大產率比同類研究結果提高了近17倍。
[0004]魏智強等采用陽極弧放電等離子體蒸發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]面對物理化學法制備納米銀顆粒存在的各種弊端，再加上當今社會所追求的低碳和綠色環保生活。綠色還原制備納米銀顆粒成為人們追求的方向。
【發明內容】

[0006]本發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]為了實現上述目的本發明采用如下技術方案:
[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，并用離心機低速離心制得上清液，所得上清液即為現榨葡萄柚汁液，全部放在燒杯中密封保存備用；
[0010](2)在30°C左右的恒溫水浴中，取20mL左右現榨葡萄柚汁液與20mL左右的0.01-0.lmol/L的硝酸銀溶液混合均勻后在50mL的小燒杯中進行反應,將上述反應液放置48小時后，用高速離心機分離出沉淀，再用無水乙醇洗滌沉淀后并經過高速離心機離心得到產物。
[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，并用離心機低速離心制得上清液，所得上清液即為現榨葡萄柚汁液，全部放在燒杯中S封保存備用；
[0013](2)在30°C的恒溫水浴中，取20mL現榨葡萄柚汁液與20mL的0.01-0.lmol/L的硝酸銀溶液混合均勻后在50mL的小燒杯中進行反應,將上述反應液放置48小時后,用高速離心機分離出沉淀，再用無水乙醇洗滌沉淀后并經過高速離心機離心得到產物。
[0014]銀納米顆粒形成機理的探討:
[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、揮發油、蛋白質、谷氨酸(Glu)、天冬氨酸(Asp)、賴氨酸(Lys)、精氨酸(Arg)、蘇氨酸(Thr)及有機酸等生物分子等。由于維生素C及部分氨基酸等生物分子具有還原性，可將一價銀離子還原為單質銀。生成的銀原子在形成晶核以及晶核不斷長大的過程中，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，從而晶粒繼續長大受限，最終形成尺寸為50-100納米的類球形小顆粒。
[0016]本發明的有益效果:
[0017](I)本發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，操作簡便，步驟簡單，既環保又安全而且得到的納米銀具有良好的穩定性。原料容易獲得且無毒害，具有良好的應用前景。
[0018](2)利用葡萄柚汁液中含有的還原性有機生物分子，能夠在溫和條件(30°C，常壓)下還原出硝酸銀溶液中的一價銀離子；對反應產物經過多種分析測試表明，得到類球形形貌的面心立方晶系的單質銀，粒徑在50-100nm之間；葡萄柚汁液中含有的有機還原生物分子對納米銀顆粒的生成起到模板和還原劑的作用，誘導和調控銀納米粒子的生成。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為實施例1的葡萄柚汁液的紅外光譜圖；
[0020]圖2為實施例1的葡萄柚汁液的紫外可見光譜圖；[0021]圖3為實施例1的反應液的紫外可見光譜圖；
[0022]圖4為實施例1的本發明產物的掃描電鏡圖；
[0023]圖5為實施例1的本發明產物的X-射線衍射圖。
【具體實施方式】
[0024]實施例1、
[0025]I實驗試劑及儀器
[0026]試劑:硝酸銀，無水乙醇，單質碘，碘化鉀，以上均為分析純；二次蒸餾水；實驗所用的水果葡萄柚購于本地水果店；
[0027]儀器:美國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-可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責任(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:一次，光度模式:Abs)；
[0029]TD6臺式多管自動平衡離心機，長沙平凡儀器有限公司(加速電壓為80kV)；
[0030]MAP18XAHF型X射線衍射儀，丹東射線儀器工業公司(測試電壓為40kV，電流為IOOmA,掃描速度為4° /min,連續掃描)；
[0031]KYKY-EM3200型數字化掃描電子顯微鏡，北京中科科儀技術發展有限責任公司(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，金壇市鑫諾實驗儀器廠(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，并用離心機低速離心制得SOmL上清液。將該實驗平行進行5-10組，所得上清液全部放在燒杯中密封保存備用。
[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，轉移入規格為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的小燒杯中進行反應。定時測定反應液的紫外吸收光譜。將上述反應液放置48h后，用離心機高速離心分離出沉淀，再用無水乙醇洗滌沉淀后并經過離心機離心得到產物。將上述實驗平行進行10-20組，以獲得足夠的產物，干燥后進行掃描電子顯微鏡、紅外光譜和X-射線衍射測試。
[0038]4Vc含量的粗略計算
[0039]取20mL現榨葡萄柚汁液、IOOmL 二次水、10mL2mol/L HAc和IOmL0.5%淀粉，將它們全部加入到250mL錐形瓶中，混合均勻后，用I2標準溶液[1/2 (I2)=0.lmol/L]進行滴定，以確定上述葡萄柚汁液中Vc的含量。平行滴定三次。所用I2標準溶液的體積分別為: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、維生素和多糖等。圖1為葡萄柚汁液汁液滴在KBr固體上，晾干后壓片所測得的紅外光譜圖。圖中1621CHT1處吸收峰對應于蛋白酰胺I帶的C=O基團的伸縮振動，1250cm-1處的吸收峰則為蛋白酰胺III帶上的C-N彎曲振動。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基團的彎曲振動和C-O-C基團的不對稱伸縮振動。2930cm—1處可能為甲基的特征伸縮振動吸收帶。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光譜分析
[0045]圖2為測得的葡萄柚汁液的紫外可見光譜圖。從圖中可以看出，在210nm和280nm處出現了兩個吸收峰，分別對應著蛋白質或氨基酸等肽鍵上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、氨基酸等生物分子。
[0046]5.3反應液的紫外可見光譜分析
[0047]圖3為測得的放置不同時間的反應液的紫外可見光譜圖。從圖中可以看出，在440nm處明顯出現了一個吸收峰，并且該吸收峰的強度隨反應時間的增加而逐漸增強。這個吸收峰被認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拉曼共振引起的。這說明隨著反應時間的延長，產物銀納米顆粒的量在不斷增加。
[0048]5.4產物的掃描電鏡分析
·[0049]圖4為含0.05mol/L硝酸銀和葡萄柚汁液的反應液在30°C條件下反應48小時所得產物的掃描電鏡圖。從圖中可以看出，產物為類球形的小顆粒，粒子尺寸在50-100nm之間。圖中出現的較大的顆粒是由于小的納米顆粒發生聚集而形成的。
[0050]5.5產物的X-射線衍射分析
[0051]圖5為含0.05mol/L硝酸銀和葡萄柚汁液的反應液在30°C條件下反應48小時所得產物的X-射線衍射圖。由圖可見，在2 Θ為38.24° ,44.43° ,64.66° ,77.63° ,81.78°時出現了 5個衍射峰，對照標準卡片(JCPDS87-0720)可以發現分別對應面心立方型銀單質的(111)、( 200 )、( 220 )、( 311)和(222 )面的特征衍射，表明產物為面心立方結構的銀單質。
[0052]5.6銀納米顆粒形成機理的探討
[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、揮發油、蛋白質、谷氨酸(Glu)、天冬氨酸(Asp)、賴氨酸(Lys)、精氨酸(Arg)、蘇氨酸(Thr)及有機酸等生物分子等。由于維生素C及部分氨基酸等生物分子具有還原性，可將一價銀離子還原為單質銀。生成的銀原子在形成晶核以及晶核不斷長大的過程中，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，從而晶粒繼續長大受限，最終形成尺寸為50-100納米的類球形小顆粒。
[0054]6 結論
[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銀離子還原為單質銀。經過多種分析測試后發現，所得產物為面心立方晶系的單質銀，粒徑在50-100nm之間。對銀納米顆粒的形成機理進行了探討，表明葡萄柚汁液中含有的生物分子對單質銀顆粒的生成起到模板和還原劑的作用，誘導和調控銀納米粒子的生成。
[0056]實施例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，并用離心機低速離心制得上清液，所得上清液即為現榨葡萄柚汁液，全部放在燒杯中S封保存備用；
[0059](2)在30°C的恒溫水浴中，取20mL現榨葡萄柚汁液與20mL的0.01-0.lmol/L的硝酸銀溶液混合均勻后在50mL的小燒杯中進行反應,將上述反應液放置48小時后,用高速離心機分離出沉淀，再用無水乙醇洗滌沉淀后并經過高速離心機離心得到產物。
【權利要求】
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，并用離心機低速離心制得上清液，所得上清液即為現榨葡萄柚汁液，全部放在燒杯中密封保存備用； (2)在30°C左右的恒溫水浴中，取20mL左右現榨葡萄柚汁液與20mL左右的0.01-0.lmol/L的硝酸銀溶液混合均勻后在50mL的小燒杯中進行反應,將上述反應液放置48小時后，用高速離心機分離出沉淀，再用無水乙醇洗滌沉淀后并經過高速離心機離心得到產物。
2.根據權利要求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，并用離心機低速離心制得上清液，所得上清液即為現榨葡萄柚汁液，全部放在燒杯中密封保存備用； (2)在30°C的恒溫水浴中，取20mL現榨葡萄柚汁液與20mL的0.01-0.lmol/L的硝酸銀溶液混合均勻后在50mL的小燒杯中進行反應,將上述反應液放置48小時后,用高速離心機分離出沉淀，再用無水乙醇洗滌沉淀后并經過高速離心機離心得到產物。
【文檔編號】B22F9/24GK103706803SQ201310496515
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月21日 優先權日:2013年10月21日
【發明者】陳龍, 胡長玉, 孫金余, 楊奇 申請人:黃山學院