[发明专利]一种纳米金－纤维素纳米复合体的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米金－纤维素纳米复合体的制备方法，利用金的含氯酸或盐与NMMO之间发生的氧化还原反应，通过生成的纳米金粒子表面与再生纤维素分子间的物理、化学结合作用，实现纳米金－纤维素纳米复合体的原位制备。本发明制备过程简单易行、操作方便、制备技术可控、无污染、成本低。所制备的纳米金－纤维素纳米复合体纯度高、尺寸均一、分散性好，可制备用于催化、吸附的气凝胶纳米材料，或作为支架材料高效负载活体细胞，并通过纳米金网络化形成灵敏的电化学传感网络，从而作为生化传感基质与组织工程支架材料用于仿生视网膜等人工组织的构造和传感。

技术领域

本发明涉及一种纳米复合体材料制备方法，特别涉及一种纳米金粒子－纤维素纳米复合体的制备方法。

背景技术

近年来，纳米材料在生物分析中开辟了新的应用途径，多种组成、结构不同的纳米粒子被广泛应用于生物分子识别的电学、光学和微量传感中。在各种材料中，生物相容性纳米粒子是最佳选择，已被用于构造无毒性的仿生界面以作为支架材料。金是在纳米层次上最稳定的贵金属，且具有较好的导电性，更重要的是纳米金提供了一个独特的化学活性表面，使得其易于与其他化学基团发生结合。纳米金单独使用时具有一定生物毒性，但它在同纤维素等天然聚合物复合后就拥有了优良的生物相容性，形成的纳米复合体作为新型杂化材料在生化传感与组织工程支架等领域具有广泛的应用，已成为人们的研究热点。

纤维素作为一种具有独特分子结构的天然多聚糖，是一种生物可降解并无毒的聚合物，可通过自有的醚氧链、羟基等活性基团与纳米金直接进行杂化，无需使用任何连接剂即可直接形成杂化材料，为有效屏蔽纳米金的催化活性、制备高生物相容性的纳米金－纤维素纳米复合体提供了极大便利。然而，由于纤维素极易因分子间氢键作用而发生团聚，长期以来一直缺乏制备纳米金－纤维素纳米复合体的可行方法。例如，2008年，ShingoYokota等曾尝试使用溶于N－甲基吗啉－N氧化物(NMMO)中的经过缩氨基硫脲接枝的低聚合度纤维素与纳米金粒子进行直接复合，但由于纳米金粒子发生团聚且无法重新分散而失败(Angew.Chem.,2008,120:10014～10017)。与此同时，近年来纳米金－纤维素复合材料的研究受到人们广泛关注，并在化学合成、物理沉积等制备途径方面取得了一定进展。例如：2003年，Junhui He等使用多孔纤维素纤维的纳米孔隙作为纳米反应容器，原位制备了金等纳米贵金属与纤维素的杂化材料；2006年，RamaRanjanBhattacharjee等通过聚苯乙烯磺酸钠和羧甲基纤维素盐将表面附有聚甲基乙烯醚的纳米金连接成更大的聚集体；2008年，CaiJie等利用碱/尿素水溶剂体系制备出具有纳米孔结构的再生纤维素水凝胶，能够作为银、金、铂等贵金属粒子的还原剂和载体；Taiji Zhang等使用细菌纤维素纳米纤维作为生物模板，以聚乙撑亚胺作为还原剂和交联剂，通过一步法制备了一种新型纳米金―细菌纤维素纳米纤维复合材料；2011年，EdmondLam等通过在PDDA包覆的羧化纳米晶纤维素表面沉积纳米金制备了一种具有较好催化能力的杂化材料；中国发明专利ZL201110209029.7使用纳米贵金属溶胶为贵金属源，通过不可逆扩散过程实现纳米贵金属在可工业化的再生纤维素膜表面的自组装，制备出高表面富集的纳米贵金属－再生纤维素杂化膜。

综上所述，目前纳米金－纤维素复合材料的制备主要以化学处理法为主，以纤维素材料为模板和反应器，采用硼酸钠、胺等强还原剂还原金化合物，得到的复合材料具有一定的光电和催化性能。但对于纳米金－纤维素纳米复合体的制备而言，必须实现纤维素在其溶液中分子层次的分散及其在纳米金粒子表面的组装包覆。然而，使用水相条件下的纤维素材料为模板和载体无法制备出具有微纳尺度结构的纳米金－纤维素纳米复合体，我们需要找到更合适的合成方法和工艺路线。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，解决纳米金与纤维素溶液中纤维素分子的原位受控复合问题，提供一种适于工业化生产的纳米金－纤维素纳米复合体的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种纳米金－纤维素纳米复合体的制备方法，按以下步骤实施：