[发明专利]一种纤维素纳米银复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种酸酐酯化改性纤维素的制备方法，包括步骤：S1，将乙二胺四乙酸和乙酸酐在吡啶中进行合成反应，得乙二胺四乙酸酸酐；S2，将纤维素和所述乙二胺四乙酸酸酐在N，N‑二甲基甲酰胺中进行酯化改性反应，得酸酐酯化改性纤维素。本发明还提供了一种纤维素纳米银复合材料的制备方法，包括：将所述酸酐酯化改性纤维素的水溶液加入硝酸银溶液中进行鳌和反应，然后加入还原剂进行还原反应，得纤维素纳米银复合材料。本发明能够对纤维素进行有效的改性，使纳米银在改性纤维素上具有高分散性和高结合性，从而更加完全地发挥出纤维素和纳米银的优势；本发明所提供的纤维素纳米银复合材料能够高效催化还原有机污染物，且具有广谱抗菌作用。

技术领域

本发明涉及纳米银复合材料的制备，尤其涉及一种酸酐酯化改性纤维素和纤维素纳米银复合材料的制备方法。

背景技术

银元素(Ag)为第五周期第二副族金属元素，该金属呈白色光泽，延展性能好，理化性质较稳定。人类使用银抗菌的历史很悠久，可以追溯到公元前2000年前，并且，随着纳米技术在上世纪八十年代的诞生并在随后几十年的不断发展，纳米银(AgNPs)这种新型的材料越来越受到人们的关注，纳米银一直是人们研究催化性、抗菌性能的理想化模型。但是，大量的研究表明，目前制备的纳米银具有较高的表面积而易聚集，从而减小其表面积能，因此，纳米银材料的分散性并不高，且纳米银在分散性上的劣势已经成为影响其催化和抗菌性能的主要因素。

为解决上述问题，目前不少研究已经在利用改性纤维素作为纳米银的载体，并且，由于纤维素的丰富性和可降解性，以及其具有高刚度，低密度，低成本、以及可控的表面化学特性，能够最大程度地减少粒子聚集，提高纳米银复合材料的催化和抗菌性能。例如：目前已经有采用多巴胺改性纤维素作为纳米银的载体的相关研究报道，根据一篇名为《Enhanced colloidal stability and antibacterial performance of silver nanoparticles/cellulose nanocrystal hybrids》的公开论文中的研究显示，其主要利用多巴胺自聚涂覆在纤维素上，从而引入氨基等活性基团，螯合银离子，然后将银离子原位还原成单质银，并且，其还使用1ml LB培养液+1ml 不同浓度下的纤维素纳米银复合材料溶液+10 ul稀释后的菌液这一比例进行抑菌实验，研究结果显示，其对于大肠杆菌的最低抑菌浓度为4ug/ml，对于枯草芽孢杆菌的最低抑菌浓度为8ug/ml。

虽然现有的研究一定程度上提高了纳米银的作用功效，但是，现有技术并没有对纤维素进行更为有效的改性，多巴胺涂覆在纤维素上后，其与纤维素之间也没有形成强有力的化学键，结合力并不强，而且，将多巴胺涂覆在纤维素上后，会呈包裹状，对纳米银颗粒分散性的进一步提升造成了很大的限制，无法充分发挥纤维素的作用，因此，采用多巴胺改性纤维素，会使得后续纳米银颗粒在纤维素中的结合性和分散性得不到有效提升，其没有完全发挥出纤维素和纳米银的优良特性。

鉴于此，有必要提供一种酸酐酯化改性纤维素和纤维素纳米银复合材料的制备方法，以解决或至少缓解上述现有技术中没有对纤维素进行更为有效的改性的缺陷。

发明内容

本发明的主要目的是提供了一种酸酐酯化改性纤维素和纤维素纳米银复合材料的制备方法，旨在解决上述现有技术中没有对纤维素进行更为有效的改性的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种酸酐酯化改性纤维素的制备方法，其特征在于，包括步骤：

S1，将乙二胺四乙酸和乙酸酐在吡啶中进行合成反应，得乙二胺四乙酸酸酐；

S2，将纤维素和所述乙二胺四乙酸酸酐在N，N-二甲基甲酰胺中进行酯化改性反应，得酸酐酯化改性纤维素。

进一步地，所述步骤S1还包括：在所述合成反应后，对所述合成反应得到的固态物质用乙酸酐、石油醚依次进行清洗，然后进行干燥，得所述乙二胺四乙酸酸酐。