本发明专利技术公开了一种纳米纤维素基荧光银纳米簇及其制备方法与应用。该制备方法包括如下步骤：(1)将纳米纤维素进行羧基化改性处理，得到含有羧基的氧化纳米纤维素；然后再进一步进行醛基化处理，得到富含羧基和醛基的氧化纳米纤维素；(2)以富含羧基和醛基的氧化纳米纤维素为还原剂和稳定剂，银氨溶液为银源，再添加保护剂，在常温条件下搅拌反应，得到纳米纤维素基荧光银纳米簇。本发明专利技术中制得的纳米纤维素基荧光银纳米簇具有良好的发光性能、抗菌性能和防霉性能，可广泛应用于化学分析、生物医疗、环境监测等领域。环境监测等领域。环境监测等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种纳米纤维素基荧光银纳米簇及其制备方法与应用
[0001]本专利技术属于纳米材料领域，特别涉及一种纳米纤维素基荧光银纳米簇及其制备方法与应用。
技术介绍
[0002]银纳米簇是一类粒径介于银原子和银纳米颗粒之间的由几个到几十个银原子组成的、尺寸为几纳米的银纳米材料，填补了银材料在原子级别与纳米级别之间的空缺，非常适合用来研究一些纳米级量子效应相关的物理问题。目前，研究者们已经使用不同的模板剂和合成体系，制备出具有不同粒径的发光金属纳米团簇，但是目前方法普遍存在制备工艺复杂，使用有害化学品，过程控制难度大，银簇稳定性差等缺陷。
[0003]专利号为201910839403.8的中国专利公开了一种纤维素纳米晶体负载银纳米簇复合材料的制备方法，主要采用柠檬酸在80～110℃下修饰纳米纤维素晶体，通过光诱导制备银簇。申请号为201811575073.8的中国专利申请公开了一种基于氧化还原法制备单质银纳米簇的合成方法，改过程以三氯甲烷为反应溶剂，以溴化铵、硫醇为分散剂，与硼氢化钠反应制备银纳米簇。专利号为201610152251.0的中国专利公开了银纳米簇的制备方法及应用，主要以BH4‑
为还原剂，牛血清蛋白/硫辛酸为稳定剂制备而成。这些专利文件的公开说明银簇的化学制备方法多种多样，但是目前这些技术仍存在化学品过度使用，高温操作引起产品质量差，化学反应历程控制难度大，不具有合成金属团簇的普适性，难以实现高稳定性金属团簇的宏量制备等不足。
[0004]由于发光银簇在生物探针、细胞成像、化学催化等多个方面具有广泛的应用前景，所以吸引了广大科研工作者的兴趣，广大科技人员也正在积极寻找绿色的银簇合成方法。目前，尚无采用纳米纤维素为还原剂和稳定剂制备发光银簇的报道。
技术实现思路
[0005]本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种纳米纤维素基荧光银纳米簇的制备方法。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供所述方法制备得到的纳米纤维素基荧光银纳米簇。
[0007]本专利技术的再一目的在于提供所述纳米纤维素基荧光银纳米簇的应用。
[0008]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0009]一种纳米纤维素基荧光银纳米簇的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)氧化纳米纤维素的制备：将纳米纤维素进行羧基化改性处理，得到含有羧基的氧化纳米纤维素；然后再进一步进行醛基化处理，得到富含羧基和醛基的氧化纳米纤维素；
[0011](2)纳米纤维素基荧光银簇的制备：以步骤(1)中得到的富含羧基和醛基的氧化纳米纤维素为还原剂和稳定剂，银氨溶液为银源，再添加保护剂，在常温条件下搅拌反应，得到纳米纤维素基荧光银纳米簇。
[0012]步骤(1)中所述的纳米纤维素尺寸大小为：直径≤300nm，长度≤500μm；优选为：直
径20～300nm，长度5～460μm；更优选为：直径20nm，长度5μm。
[0013]步骤(1)中所述的纳米纤维素为常规纳米纤维素，可以参照现有技术已经报道的方法得到；如高强度纳米纤维基材料、玉米秆纳米纤维素晶须和非木材原料纳米纤维素中的至少一种等。
[0014]步骤(1)中所述的纳米纤维素可以通过化学法、机械法和生物法中的一种或几种方法相结合制备而成；优选为通过如下方法制备得到：
[0015]将针叶木纤维加水分散均匀，得到纤维素悬浮液；然后将纤维素悬浮液超微粒磨浆机中进行微细化磨浆处理，其中磨盘间隙
‑
12μm～5μm，循环处理10～15次，得到所述的纳米纤维素。
[0016]所述的针叶木纤维的聚合度为1000左右。
[0017]所述的纤维素悬浮液的质量浓度为1～5％；优选为2％。
[0018]所述的微细化磨浆处理的条件优选为：磨盘间隙
‑
12μm，循环处理15次。
[0019]步骤(1)所述的富含羧基和醛基的氧化纳米纤维素的羧基含量为0.82～2.35mmol/g，醛基含量为1.65～3.80mmol/g。
[0020]步骤(1)中所述的羧基化改性处理通过如下步骤实现：将纳米纤维素加入到水中，然后加入2,2,6,6
‑
四甲基哌啶氧化物(TEMPO)，NaBr和NaClO，调节pH值至10～11，室温条件下搅拌反应，得到含有羧基的氧化纳米纤维素。
[0021]所述的纳米纤维素(绝干)、2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物(TEMPO)，NaBr和NaClO的质量比为1：0.005～0.1：0.01～1：1～10；优选为1：0.005～0.1：0.05～1：1～10。
[0022]所述的搅拌反应的条件为：100～1000r/min搅拌0.5～3h；优选为：100～500r/min搅拌1.5～3h。
[0023]步骤(1)中所述的醛基化处理通过如下步骤实现：将高碘酸盐和含有羧基的氧化纳米纤维素混合后加入到水中，在40～80℃条件下避光、搅拌反应，得到富含羧基和醛基的氧化纳米纤维素。
[0024]所述的高碘酸盐优选为高碘酸钠。
[0025]所述的含有羧基的氧化纳米纤维素与水的质量比优选为1：100。
[0026]所述的含有羧基的氧化纳米纤维素与高碘酸盐的质量比为1：1～5；优选为1：1～3。
[0027]所述的搅拌反应的条件为：100～1000r/min搅拌1～5h；优选为100～1000r/min搅拌1～2h。
[0028]步骤(2)中所述的富含羧基和醛基的氧化纳米纤维素中的醛基含量、银氨溶液中的银氨络合离子和保护剂的摩尔比为1：0.1～8：0.1～8；优选为1：1.25～2：0.167～1.6；更优选为1：1.75：0.5。
[0029]步骤(2)中所述的银氨溶液的浓度优选为100mmol/L。
[0030]步骤(2)中所述的保护剂为树枝状分子、合成聚合物、巯基化合物、生物聚合物中的一种或几种；优选为聚丙烯酸纳、谷胱甘肽、聚(甲基乙烯基醚
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马来酸)和聚甲基丙烯酸中的一种或几种；更优选为聚甲基丙烯酸。
[0031]所述的聚丙烯酸纳的重均分子量为3000～5000。
[0032]所述的谷胱甘肽为还原型谷胱甘肽。
[0033]步骤(2)中所述的搅拌反应的条件为：50～500r/min搅拌0.1～12h；优选为：50～500r/min搅拌2～12h。
[0034]本专利技术中所述的方法不仅适用于以各类氧化纤维素为还原剂和稳定剂，也适用于甲壳素、壳聚糖等天然有机高分子制备纳米银簇，具有合成金属团簇的普适性，易于实现高稳定性金属团簇的宏量制备。
[0035]一种纳米纤维素基荧光银纳米簇，通过上述任一项所述的方法制备得到。
[0036]所述的纳米纤维素基荧光银纳米簇在制备具有发光性能的材料中的应用。
[0037]所述的具有发光性能的材料包括用于生物探针、细胞成像和/或化学催化方面的材料，其可以用本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种纳米纤维素基荧光银纳米簇的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)氧化纳米纤维素的制备：将纳米纤维素进行羧基化改性处理，得到含有羧基的氧化纳米纤维素；然后再进一步进行醛基化处理，得到富含羧基和醛基的氧化纳米纤维素；(2)纳米纤维素基荧光银簇的制备：以步骤(1)中得到的富含羧基和醛基的氧化纳米纤维素为还原剂和稳定剂，银氨溶液为银源，再添加保护剂，在常温条件下搅拌反应，得到纳米纤维素基荧光银纳米簇。2.根据权利要求1所述的纳米纤维素基荧光银纳米簇的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的纳米纤维素尺寸大小为：直径≤300nm，长度≤500μm；步骤(1)所述的富含羧基和醛基的氧化纳米纤维素的羧基含量为0.82～2.35mmol/g，醛基含量为1.65～3.80mmol/g；步骤(2)中所述的富含羧基和醛基的氧化纳米纤维素中的醛基含量、银氨溶液中的银氨络合离子和保护剂的摩尔比为1：0.1～8：0.1～8；步骤(2)中所述的保护剂为树枝状分子、合成聚合物、巯基化合物、生物聚合物中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的纳米纤维素基荧光银纳米簇的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的纳米纤维素尺寸大小为：直径20～300nm，长度5～460μm；步骤(2)中所述的富含羧基和醛基的氧化纳米纤维素中的醛基含量、银氨溶液中的银氨络合离子和保护剂的摩尔比为1：1.25～2：0.167～1.6；步骤(2)中所述的保护剂为聚丙烯酸纳、谷胱甘肽、聚(甲基乙烯基醚
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马来酸)和聚甲基丙烯酸中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的纳米纤维素基荧光银纳米簇的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的羧基化改性处理通过如下步骤实现：将纳米纤维素加入到水中，然后加入2,2,6,6
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四甲基哌啶氧化物，NaBr和NaClO，调节pH值至10～11，室温...
【专利技术属性】
技术研发人员：李金鹏，王斌，曾劲松，唐飞宇，陈克复，丁霞，
申请(专利权)人：中纸科技文化发展江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：
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