一种纳米铂金制备方法
技术领域
本发明涉及纳米铂金粒子制备领域，特别是涉及一种纳米铂金制备方法。
背景技术
铂金(platinum)金属单质，元素符号为Pt。铂纳米颗粒(Platinumnanoparticles)一般是指大小在2-20nm的铂颗粒分散在水内的悬浮体或胶体。制造铂纳米颗粒大大提高了铂金固有的性能，比如：高效催化效果、分散效果、去除自由基效果、安全无毒、抗氧化力强、耐腐蚀性、耐熔性、耐摩擦性、延展性、对任何皮肤不会有过敏现象等等。由于它的抗氧化性能好，铂纳米颗粒是广泛潜在应用的主要研究对象；包括：纳米技术，医药及独特性能新材料的合成。
目前，纳米铂金的制备方法大致可分为化学法(化学还原法、微乳液法) 和物理法(真空蒸馏法、等离子体溅射法、粒子束外延法)。但这些合成方法都存在缺点。物理法能够得到高纯度、高分散性、尺度可控的纳米铂金颗粒，但设备费昂贵、反应条件苛刻，难以规模化生产。化学法反应条件温和，新合成的纳米铂金颗粒会迅速出现颗粒团聚或聚沉现象，由此严重地影响了纳米铂金颗粒的催化性能、通常情况下，多采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为保护剂，通过PVP与纳米铂金颗粒表面原子有多点弱相互作用以及机械隔离的作用，防止纳米铂金颗粒的聚沉，由此解决了纳米铂金颗粒团聚的问题。然而，由此又产生了新的缺点，因为PVP浓度的增加，固然对纳米铂金颗粒长大限制作用也随之增强，纳米铂金颗粒的聚集会变小，但随着而来的是纳米铂金颗粒的催化活性会降低。
因此，亟需一种能够操作简单，同时又能不出现颗粒团聚现象、分散性好，而且能保留纳米铂金颗粒优异的催化性能的合成纳米铂金颗粒的方法，并且成本低廉。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米铂金制备方法。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种纳米铂金制备方法，包括以下步骤：
S1、原料及预处理：
S11、含铂金离子溶液的制备；
S12、加入六氯铂酸盐，配制成溶液A；
S13、还原溶液的制备：取不同配比的柠檬酸和硼氢酸钠粉剂溶于水中得到溶液B；
S14、柠檬酸液的制备；
S2、在超声波照射和中速搅拌条件下将溶液B加入溶液A中，搅拌后加入柠檬酸液，充分搅拌，反应一定时间后，在紫外光下照射一定时间；
S3、待液体冷却后，加入稀释液调整纳米铂金颗粒浓度。
进一步的，所述S11含铂金离子溶液包括海藻糖和麦芽糊精。
进一步的，所述S11中海藻糖浓度为1～4g/100mL，麦芽糊精浓度为5～ 15g/100mL。
进一步的，所述S12中铂金离子浓度为0.1～0.5mol/L。
进一步的，所述S14中柠檬酸浓度为2wt％-14wt％。
进一步的，所述S2中使混合液中海藻糖和麦芽糊精的摩尔质量大于等于铂金离子。
进一步的，所述S2中搅拌时间为15min。
进一步的，所述S2中反应时间为70min。
进一步的，所述S2中采用超声波照射，紫外光的波长为254nm，功率为600w。
与现有技术相比，本发明纳米铂金制备方法的有益效果是：本发明制备方法简单，在制备过程中纳米铂金粒子分散均匀、团聚少；所得纳米铂金溶液中的纳米粒子粒径分布宽泛均匀、纯度高于其他方法。
附图说明
图1是本发明的制备方法流程图。
图2是本发明制备的纳米铂金的细菌杀灭的即时验证结果之一(消毒液1： 25稀释度)。
图3是本发明制备的纳米铂金的细菌杀灭的即时验证结果之二(消毒液1： 25稀释度)。
图4是本发明制备的纳米铂金的金黄色葡萄球菌长效验证结果。
具体实施方式
一种纳米铂金制备方法，包括以下步骤：
S1、原料及预处理：
S11、含铂金离子溶液的制备：配制海藻糖浓度为1～4g/100mL、麦芽糊精浓度为5～15g/100mL；
S12、加入六氯铂酸盐，配制成铂金离子浓度(六氯铂酸盐)为0.1～0.5mol/L 的溶液A；
S13、还原溶液的制备：取不同配比的柠檬酸和硼氢酸钠粉剂溶于水中得到溶液B；
S14、柠檬酸液的制备：配制柠檬酸浓度为2wt％-14wt％；
S2、在超声波照射和中速搅拌条件下将溶液B加入溶液A中，使混合液中海藻糖和麦芽糊精的摩尔质量大于等于铂金离子；电动搅拌器搅拌15min后加入2wt％-14wt％柠檬酸，充分搅拌，反应70分钟，再在波长为254nm，功率为 600w的紫外光下照射60分钟。
S3、待液体冷却后，加入稀释液调整纳米铂金颗粒浓度。
鉴于背景技术中现有纳米铂金颗粒合成方法的缺陷，本发明提供一种小分子有机酸多相纳米铂金颗粒制备的方法，在这种方法中该小分子有机酸首先作为还原剂将铂离子还原为中性的铂原子；其次该小分子有机酸也可作为保护剂防止纳米铂金颗粒团聚；最后，该小分子有机酸和被它保护的纳米铂金颗粒所形成的共同体，在水溶液的状况下，纳米铂金颗粒能够高效催化该小分子有机酸发挥杀灭微生物的功能。
合成的途径：本发明是通过用还原六氯铂酸盐的方法制造铂纳米颗粒，在六氯铂酸盐中加入硼氢化钠和柠檬酸作为还原剂，还原高价铂到铂单质，即还原剂使铂离子还原为中性的铂原子；当这些铂原子形成多时，溶液变成为超饱和，铂以次纳米颗粒沉淀。继续反应后，铂原子不断地加到这些核上，使颗粒长大：放入超声波容器中，并用特定波长的超声波照射，加入额外的柠檬酸作为保护剂，以及海藻糖、麦芽糊精等绿色环保的多糖物质作为离散剂，能有效防止纳米铂金颗粒团聚，并通过反应温度的控制、加料方式的控制，由此控制晶核的生长速度以控制纳米铂金粒径尺寸，得到分散性能良好、粒径小的纳米铂金的胶体液。
本发明制备的纳米铂金溶液，仅用于消毒灭菌领域，首先，以胶体液的形式存在，无需制备成铂金纳米粉体，因此，避免了常规纳米铂金制备的后处理过程中需要采用高温焙烧的方法来除去还原剂、保护剂和离散剂，而这一过程很容易造成保护剂的碳化和纳米铂金颗粒的团聚。其次，小分子有机酸柠檬酸既可以作为还原六氯铂酸盐的还原剂，也能够作为保护纳米铂金颗粒，防止了其团聚的保护剂；再次，小分子有机酸柠檬酸原本具有良好的抑菌作用，在纳米铂金颗粒的催化下可以升级成优良的杀菌剂；最后，添加海藻糖、麦芽糊精能增大反应液粘滞度，使反应过程中生成的铂金纳米颗粒在反应溶液中的移动受限，进一步有效抑制纳米铂金的团聚。
这种制备方法的创造性之一是柠檬酸不仅在纳米铂金颗粒的制备过程中扮演着双重角色，即还原剂和保护剂；而且柠檬酸自身又是纳米铂金颗粒催化的作用底物，柠檬酸原本需要高温、高浓度条件下才具备的抑菌作用，在少量纳米铂金颗粒的高效催化下，在常温、低浓度条件下就能够实现高效的杀菌能力。
这种制备方法的创造性之二是柠檬酸和硼氢化钠等不同化合物作为还原剂的组合，两者之间的不同的配比、对纳米铂金粒子的构型、尺寸大小起到重要的作用；由此可以制备出的多种形态结构纳米铂金颗粒。
这种制备方法的创造性之三是柠檬酸、其他小分子有机酸(比如：抗坏血酸、苹果酸、乳酸、酒石酸等)作为保护剂，海藻糖、麦芽糊精绿色环保的多糖物质等作为离散剂，该保护剂和离散剂之间的不同配比对纳米铂金粒子的构型、尺寸大小也起到重要的作用；由此可以制备出的多种形态结构纳米铂金颗粒。
通过上述制备方法，能够制备出以下产物：Pt·C10H12O8、Pt·C13H25O6N、 Pt·C7H15N3、Pt·C35H58N8、Pt·C6H8 O6。
本发明的有益效果是：本发明制备方法简单，在制备过程中纳米铂金粒子分散均匀、团聚少；所得成品形状规则、粒径分布宽泛均匀、纯度高于其他方法25％以上。
本发明采用纳米铂金粒子安定分散技术：
本发明方法将纳米铂金粒子保持在小分子有机酸水溶液的介质中，通过与电荷的作用形成有序的氢键，使纳米铂金粒子与小分子有机酸形成有序的空间结构，从而能够均匀地分布在水溶液介质中；
再通过调整纳米铂金颗粒浓度以及溶液pH值，使得纳米铂金粒子能够更加稳定地分布再水溶液介质中；
最后加入多糖物质维持纳米铂金粒子低密度状态，加强其离散状态、增强稳定性，保持纳米铂金粒子持久、均匀的离散分布，极低含量亦可发挥功效，巨大的成本优势。
超声波工艺多孔粒子结构提升有机化合物催化效率性能：
本发明方法采用超声波工艺处理纳米铂金颗粒悬浮液可以有效打破纳米铂金颗粒团聚，提升单位纳米铂金的作用性能。多孔纳米铂金粒子的构型结构增大了纳米铂金粒子的比表面积，同时提供了更多空间位置，更加有效地保持纳米金属特有的理化特性，使得其成为性能优异的催化剂，强化其对有机小分子的氧化还原反应、氢化反应等的催化性能。
本发明采用独有的附着技术：
本发明方法通过修饰纳米铂金粒子，增加其在不同性能材料上附着力，同时独特的溶剂配方减小液体的表面张力，增强吸附力，解决业内最棘手的难题—固化消毒。
本发明方法使整个的纳米铂金的制备在温和的条件下进行，制备过程简单，不同投料配比链式糖与小分子有机酸在铂金粒子周围形成不同形状空心笼状分子/离子结构，使纳米铂金粒子能够更好的分散开，同时纳米铂金粒子对周边分子/离子的催化，使其产生高效抗氧化性、高效杀菌的特异性的功效。
本发明制备的纳米铂金的细菌杀灭的即时验证结果如图2、图3(消毒液1： 25稀释度)：
本发明制备的纳米铂金的金黄色葡萄球菌长效验证结果如图4：
本发明制备的纳米铂金的灭活病毒试验的结果如下：
铂金纳米粒子溶液(1：25倍稀释液)对脊髓灰质炎I型病毒去活效果研究。
试验结果在下表中展示。
初期感染滴度为3.3×105TCID50/mL的病毒在无菌去离子水中作用10小时，感染滴度没有变化。而加入试验品的病毒液在10小时反应后，感染滴度在1.9 ×101TCID50/mL，发现相对于0小时的病毒感染滴度对数减少值(LRV:log reduction value)4.2log10，而相对于无菌去离子水的话是3.9log10。
感染单位：TCID50/mL
本试验品的1：25稀释液对脊髓灰质炎I型病毒作用10小时后，病毒的感染滴减少4.2log10。对于病毒灭活试验，灭活病毒活性值4.0以上认为有效果而作为抗病毒效果的判断基准。对于抗病毒试验，反应时间后的对照品和试验品的LRV的差作为抗病毒效果的判定。本试验，10小时反应后，4.2log10的LRV 被作为认定试验品对病毒去活有效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
