專利名稱：一種納米硅線/納米銀復合材料的制備方法
技術領域：
本發明屬于新型材料合成技術領域，涉及一種新型納米復合材料的制備方法，具 體涉及一種納米硅線/納米銀復合材料的制備方法。
背景技術：
納米硅線(Silicon nanowires, SiNWs)，作為一種新的一維半導體納米材料，由于 其特殊的光學、電學、催化性，受到普遍的關注，并且已經被廣泛地應用于納米器械的制備、 電池和生物傳感器等研究領域。近年，更有相關報道發現在納米硅線表面還原某些金屬鹽 形成表面修飾金屬粒子的納米硅線復合材料，不僅能夠維持各自所具有的性質，同時還展 現了新的性質，達到了一種1+1大于2的效應。金屬銀或者銀離子作為一種古老而有效的殺菌劑被廣泛應用于各種領域。納米級 的銀粒子——納米銀的發現和合成為銀的應用開辟了新的道路。迄今為止，已經合成了很 多不同表面性質、不同粒徑大小的納米銀及其復合物。但這些納米銀及其復合物的制備均 具有費時長、過程復雜、重復性低并且納米銀容易團聚或者被氧化等缺點。這些缺陷嚴重影 響了納米銀的性質。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于提供一種具有良好穩定性及強抗菌性的納米硅 線/納米銀復合材料的制備方法。本發明采用如下技術方案，一種納米硅線/納米銀復合材料的制備方法，包括下 述步驟(1)將納米硅線分散于無水乙醇中，制成過飽和的納米硅線分散液；(2)取步驟(1)得到的所述過飽和的納米硅線分散液的上層飽和的納米硅線溶 液，加入終濃度為o. 005mol/L的氫氧化鈉溶液反應；(3)在步驟(2)反應得到的溶液中加入終濃度為0. 025mol/L的硝酸銀溶液反應；(4)將步驟(3)反應得到的產物經過離心處理后，用去離子水清洗，最后溶于 0.5%的全氟磺酸(Nafion)或者5%的乙醇中，得到納米硅線/納米銀復合材料溶液。本發明通過將納米銀修飾到納米硅線表面，形成了納米硅線/納米銀復合材料， 提高了納米銀的分散性，解決了其容易團聚，易被氧化的缺點。以本發明方法制備的納米硅線/納米銀復合材料在置于光照和避光的條件下，可 以保存至少一個月，依然具有良好的穩定性。通過運用常規的微生物實驗方法測定細菌的生長曲線，檢驗根據本發明方法制備 的納米硅線/納米銀復合材料的抗菌性。可以通過納米硅線/納米銀復合材料與培養基的 體積比來計量該材料的濃度。在低濃度時，此納米硅線/納米銀復合材料對革蘭氏陽性菌 和陰性菌都具有抑制生長的作用；在高濃度時，此材料具有很強的殺菌能力。本發明不僅制備方法簡單、快捷、無污染、經濟，而且克服了前人制備納米銀容易
3團聚的缺陷，合成一個穩定的、強抗菌性的新型納米復合材料。
圖1為根據本發明制備納米硅線/納米銀復合材料的合成路線圖。圖2為根據本發明方法制備的納米硅線/納米銀復合材料的掃描電子顯微鏡 (SEM)表征圖。圖3為根據本發明方法制備的納米硅線 的顏色觀察和紫外可見吸收圖。圖4為根據本發明方法制備的納米硅線 草芽孢桿菌(B. subtilis)生長的影響曲線圖。圖5為根據本發明方法制備的納米硅線 腸桿菌(E. coli)生長的影響曲線圖。
具體實施例方式下面用實施例來進一步說明本發明的制備方法，但本發明并不受其限制。以下為lmL納米硅線/納米銀復合材料的制備過程將納米硅線分散于250mL無水乙醇中，制成過飽和的納米硅線分散液，通常采用 的納米硅線是500nm <長度< 5 u m, lOOnm <直徑< 500nm的細硅線，其可以是利用氧化物 輔助生長方法制備的；可通過超聲分散(例如以功率100W超聲分散30分鐘)使納米硅線 溶于無水乙醇中，或者將過長的硅線切割為相對較短的硅線。為了去除那些沒有完全溶解 的納米硅線，得到分散性好的納米硅線溶液，取前面制得的過飽和的納米硅線分散液中的 上層飽和的納米硅線溶液lmL，加入10uL，0. 5mol/L的NaOH溶液反應，通過氫氧化鈉與納 米硅線表面二氧化硅的反應，將納米硅線表面的二氧化硅刻蝕掉，裸露出內部的納米硅線。 隨后加入5uL，5. Omol/L的AgN03溶液反應，馬上就能看到明顯的顏色變化，其通過氧化還 原作用將銀離子還原在納米硅線表面。將上述反應的最終產物，以6000-12000rpm的轉數 離心20分鐘，取其離心沉淀物，然后用去離子水清洗，重復上述離心、清洗操作步驟5次，直 至將除反應物之外的溶解納米硅線的無水乙醇、反應中的氫氧化鈉、未完全反應的硝酸銀 等殘余物質去除干凈。最后，加入lmL，0. 5% Nafion溶解(在其他實施例中也可使用lmL， 5%的乙醇作為替代的溶劑進行溶解)，即得到納米硅線/納米銀復合材料溶液。通過掃描 電子顯微鏡進行表征，所得掃描圖即為合成的納米硅線/納米銀復合材料的形貌(見圖2 所示)。本發明的制備方法適合合成不同量的納米硅線/納米銀復合材料，制備不同體積的 材料，所需反應成分量以lmL納米硅線/納米銀復合材料的制備量為標準，成倍加入即可。根據本發明方法制備的納米硅線/納米銀復合材料的性能測定如下1.該納米硅線/納米銀復合材料的穩定性檢測將制備所得的納米硅線/納米銀復合材料溶液進行肉眼觀察、數碼拍照，并同時 進行紫外可見分光光度法檢測，測定該復合物的特征吸收峰。然后，將該納米復合物分為兩 份，一份避光保存，另一份放置在普通的日光條件下保存。一段時間(例如一個月)后，再 進行觀察、數碼拍照、紫外可見分光光度法檢測。然后進行作圖比較。結果顯示，三者基本 沒有發生變化(見圖3所示)，可見該納米硅線/納米銀復合材料具有良好的穩定性。
/納米銀復合材料在暗條件和光照條件下 /納米銀復合材料對革蘭氏陽性菌——枯 /納米銀復合材料對革蘭氏陰性菌——大
2.該納米硅線/納米銀復合材料的抗菌性能測定1)納米硅線/納米銀復合材料抗枯草芽孢桿菌測定懸浮培養枯草芽孢桿菌，過夜后，10000 12000rpm離心1 2min ；去上清，收集 枯草芽孢桿菌，用滅菌的LB液體培養基重懸，稀釋合適的倍數(例如10倍)后，測溶液在 600nm處的吸光值(0D_)，確定枯草芽孢桿菌的數量(10D■相當于細菌數為1X109個，一 般適合的0D,范圍為0. 3 0. 8)；制備三瓶50mL的新鮮細菌懸液(細菌濃度均為107/ mL)，一瓶為對照組、一瓶加入體積比為的納米硅線/納米銀復合材料、另一瓶加入體積 比為10%的納米硅線/納米銀復合材料；將上述細菌懸液于37°C，轉數為200rpm的恒溫搖 床進行培養。設置開始培養為0小時，每隔一小時，從3個培養瓶各取lmL菌液分別保存于 4°C。48小時之后，對保存的菌液進行0D,吸光值測定，測定數值進行繪圖，所得曲線即為 枯草芽孢桿菌的生長曲線(見圖4所示)。(該復合材料的最終濃度通過測定復合材料中 銀元素的量來確定，經過確定lmL納米硅線/納米銀復合物所含銀濃度為46 u g。按照此實 施例來計算，加入的復合材料的最大濃度為4. g/mL，最小量濃度為460ng/mL。)2)納米硅線/納米銀復合材料抗大腸桿菌測定懸浮培養大腸桿菌，過夜后，10000 12000rpm離心1 2min ；去上清，收集大腸 桿菌，用滅菌的LB液體培養基重懸，稀釋合適的倍數(例如10倍)后，測溶液在600nm處 的吸光值(0D_)，確定枯草芽孢桿菌的數量(100_相當于細菌數為1X109個，一般適合的 0D_范圍為0. 3 0. 8)；制備三瓶50mL的新鮮細菌懸液(細菌濃度均為107mL)，一瓶為 對照組、一瓶加入體積比為的納米硅線/納米銀復合材料、另一瓶加入體積比為10% 的納米硅線/納米銀復合材料；將上述細菌懸液于37°C，轉數為200rpm的恒溫搖床進行培 養。設置開始培養為0小時，每隔一小時，從3個培養瓶各取lmL菌液分別保存于4°C。48 小時之后，對保存的菌液進行0D■吸光值測定，測定數值進行繪圖，所得曲線即為大腸桿菌 的生長曲線(見圖5所示)。由上述檢測結果可知，根據本發明的方法制備的納米硅線/納米銀復合材料在低 濃度時，對革蘭氏陽性菌和陰性菌都具有抑制生長的作用；在高濃度時，具有很強的殺菌能 力。
權利要求
一種納米硅線/納米銀復合材料的制備方法，包括下述步驟(1)將納米硅線分散于無水乙醇中，制成過飽和的納米硅線分散液；(2)取步驟(1)得到的所述過飽和的納米硅線分散液的上層飽和的納米硅線溶液，加入終濃度為0.005mol/L的氫氧化鈉溶液反應；(3)在步驟(2)反應得到的溶液中加入終濃度為0.025mol/L的硝酸銀溶液反應；(4)將步驟(3)反應得到的產物經過離心處理后，用去離子水清洗，最后溶于0.5％的全氟磺酸或者5％的乙醇中，得到納米硅線/納米銀復合材料溶液。
2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟(1)中使用的所述納米硅線為 500nm彡長度彡5 u m, lOOnm彡直徑< 500nm的納米硅線。
3.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述納米硅線是利用氧化物輔助生長 方法制備的。
4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟(1)中通過超聲分散將所述納米 硅線分散于所述無水乙醇中。
5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述超聲分散以功率100W進行30分鐘。
6.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟(4)中以6000-12000rpm的轉數進行離心處理。
7.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟(4)中的離心處理和用去離子水 清洗的步驟可重復多次直至去除除步驟(3)的反應產物之外的其他物質。
全文摘要
本發明涉及一種納米硅線/納米銀復合材料的制備方法，包括下述步驟(1)將納米硅線分散于無水乙醇中，制成過飽和的納米硅線分散液；(2)取步驟(1)得到的所述過飽和的納米硅線分散液的上層飽和的納米硅線溶液，加入終濃度為0.005mol/L的氫氧化鈉溶液反應；(3)在步驟(2)反應得到的溶液中加入終濃度為0.025mol/L的硝酸銀溶液反應；(4)將步驟(3)反應得到的產物經過離心處理后，用去離子水清洗，最后溶于0.5％的全氟磺酸或者5％的乙醇中，得到納米硅線/納米銀復合材料溶液。本方法通過將納米銀修飾到納米硅線表面，提高了納米銀的分散性，且根據本方法制備的納米硅線/納米銀復合材料具有良好的穩定性及強抗菌性。
文檔編號A01N25/08GK101856035SQ20101018758
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月28日 優先權日2010年5月28日
發明者呂敏, 樊春海, 蘇邵, 黃慶 申請人:中國科學院上海應用物理研究所