一种铜银纳米簇复合水凝胶的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种铜银纳米簇复合水凝胶的制备方法，包括如下步骤：第一步，试剂配制；第二步，前驱体制备；第三步，光聚合，制得铜银纳米簇复合水凝胶。本发明专利技术以巯基化合物的L‑半胱氨酸为交联剂，采用紫外光还原法一步合成性质稳定的铜和银两种金属的纳米簇复合水凝胶，提供了铜银纳米簇复合水凝胶合成的摩尔比和紫外光照的优化条件。本发明专利技术有益效果是制备的是含两种金属的铜银纳米簇复合水凝胶，水凝胶中的银和铜都具有杀菌作用，水凝胶具有缓释，保湿作用，可以用作伤口敷料，使该铜银纳米簇复合水凝胶具有更优的性质，和更广泛的应用。并且通过改性赋予铜纳米和银纳米材料新的性能，拓宽了该材料的实用性和应用范围。

Preparation of copper silver nano cluster composite hydrogel

The invention provides a preparation method of copper silver nano cluster composite hydrogel, which comprises the following steps: the first step is reagent preparation; the second step is preparation of precursor; the third step is photopolymerization, and the copper silver nano cluster composite hydrogel is prepared. The invention uses L cysteine sulfhydryl compound as crosslinking agent, copper and silver nanoclusters composite hydrogel using metal reduction method of one-step synthesis of stable properties of UV, provides optimum conditions of copper silver nanoclusters hydrogel synthesis and the molar ratio of ultraviolet radiation. The beneficial effect of the invention is the preparation of copper silver nanoclusters hydrogel containing two kinds of metal, silver and copper in the hydrogel has a bactericidal effect, hydrogel sustained-release, moisturizing effect, can be used as a wound dressing, the copper and silver nanoclusters composite hydrogel has better quality, and more extensive application. Moreover, the new properties of copper nano and silver nanomaterials are improved by modifying, and the practicability and application range of this material are broadened.

【技术实现步骤摘要】
一种铜银纳米簇复合水凝胶的制备方法
本专利技术涉及一种水凝胶的制备方法，从使用上讲，是在材料、医学、生物工程等领域使用的一种铜银纳米簇复合水凝胶的制备方法。
技术介绍
水凝胶是一种网状结构材料。它内部含有大量的水。水凝胶依据化学键分为物理水凝胶和化学水凝胶。物理水凝胶是分之间的键合方式以物理键为主，例如π-π键、氢键等。化学水凝胶主要靠化学键连接分子。水凝胶的键合方式决定水凝胶的物理性能。比如稳定性，物理水凝胶具有行稳性，可以在外界条件影响下在液态与固态之间转换。化学水凝胶则比较稳定，它的外形不会轻易改变，但它质地也非常柔软。随着现代科技的进步，金属纳米材料应运而生。通过将抗菌金属纳米化，能成倍提升重金属的抗菌能力。其中抗菌性银纳米材料、铜纳米材料在食品制造、医药工程、工业生产等地方均有应用。但是，金属纳米的保存存在不稳定的问题。因此，为保持金属纳米材料的稳定性，将金属纳米材料制成金属纳米簇水凝胶，防止金属纳米的氧化和团聚，成为金属纳米材料研究的一种技术。目前，合成银纳米簇水凝胶和铜纳米簇水凝胶的方法虽然多，但制备复杂、成本高、银或铜纳米簇不稳定等特点。采用小分子巯基化合物，如L-半胱氨酸与银离子或铜离子相互作用形成的水凝胶不仅制备过程简单、成品稳定，而且还赋予这种材料新的性能。另外，当前制备的金属纳米簇水凝胶，其内部的金属纳米团簇大多是单一的金属，要么是银、要么是铜或金。为了增加抗菌纳米材料的性能，研究合成具有两种金属原子以上的金属纳米团簇复合水凝胶的方法，势在必行。因此，需要开发一种铜银纳米簇复合水凝胶的制备方法，以便于促进铜纳米和银纳米材料的使用。专利
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供的技术方案为，一种铜银纳米簇复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤。第一步，试剂配制。室温条件下，精确称取一定量的硝酸银AgNO3，配成摩尔浓度为0.05mol/L~0.5mol/L的硝酸银溶液，备用。精确称取一定量的三水硝酸铜Cu(NO3)2·3H2O，配成摩尔浓度为0.05mol/L~0.5mol/L的硝酸铜溶液，备用。精确称取一定量的L-半胱氨酸L-cysteine，配成摩尔浓度为0.005mol/L~0.05mol/L的L-半胱氨酸溶液，备用。第二步，前驱体制备。将上述备用溶液，严格按照银Ag、铜Cu、L-半胱氨酸L-cysteine的摩尔质量计算，按照摩尔比Ag∶Cu∶L-cysteine=1.6~2.2∶1∶2计算，得出需要制备的一个总体积下的上述三种试剂溶液符合摩尔比的各自体积量。各组分摩尔比，是本专利技术很重要的一个专利技术之一，这是大量优化实验做出来，其它的比例效果都不好。这是因为如果不符合摩尔比要求的前驱体溶液，在后续制备过程中，光照还原后形成的银纳米簇和铜纳米簇会因为附着的半胱氨酸不足，达不到保护的作用而发生团聚，或者半胱氨酸过量影响铜银纳米簇复合水凝胶的形成和质量。按照计算的体积量，分别准确移取备用的硝酸银溶液、硝酸铜溶液、L-半胱氨酸溶液，放置于一个烧杯中混合。用机械搅拌器，按总体积量以5min/10mL计算的搅拌时间，搅拌。按总体积量以5min/10mL计算的搅拌时间，也是优化出来的，时间不够会影响L-半胱氨酸对银离子和铜离子的保护和接枝率，过长反而会容易团聚，影响分散效果。制得混合均匀的铜银纳米簇复合水凝胶的前驱体。随后将制备的前驱体置于有盖的离心管中，盖紧离心管盖，备用。有盖的离心管中是为了保障在下一步的制备过程中，避免水分的挥发。以往为了保障下一步光照均匀，采用培养皿，大烧杯等广口的器皿，但是水分易挥发，水凝胶不易形成。第三步，光聚合。将制备的铜银纳米簇复合水凝胶的前驱体，放在暗室箱中，用紫外光365nm照射≥8h；在照射过程中每间隔20~40min，使用涡旋振荡器剧烈震荡混合3min~5min，静置凝胶化≥2h，制得铜银纳米簇复合水凝胶。照射过程中需要震荡操作，这对铜银纳米簇复合水凝胶的制备也很关键，是本专利技术的一个关键点。由于光聚合过程受紫外光的透射深度的限制，和前驱体内部组分均匀性的影响，在这一步特别强调需要反复聚合和震荡分散，才能够制得体系分散良好的铜银纳米簇复合水凝胶。这也是本专利技术的一个主要专利技术点。光照时间，是实验优化中得到的。铜银纳米簇复合水凝胶制备需要紫外光365nm照射8h才能形成淡蓝色溶液，即凝胶化前的溶液。制备铜银纳米簇复合水凝胶需要这么长的紫外光照时间，是因为铜离子的活性较低，与半胱氨酸反应需要更多的能量。本专利技术制备的铜银纳米簇水凝胶是一种物理水凝胶，它具有触变性，可以轻易的在流体与固体之间转变。上述技术方案中，所述L-半胱氨酸L-cysteine还能够用其它巯基化合物替换。例如用谷胱甘肽替换。本专利技术不局限在L-半胱氨酸L-cysteine一种试剂。上述技术方案中，所述硝酸银AgNO3能够替换成其它不与铜离子反应的无机水溶性银盐，或者有机银盐；所述三水硝酸铜Cu(NO3)2·3H2O能够替换成其它不与银离子反应的无机水溶性铜盐，或者有机铜盐；所述专利技术制备的铜银纳米簇复合水凝胶材料能够应用于医疗方面，作为抗菌、抗感染的敷料使用。本专利技术能够推广应用多种相似的试剂，专利技术的应用性广。本专利技术提供了铜银纳米簇复合水凝胶合成的摩尔比和紫外光照的优化技术条件。专业性更强，方法方便，本专利技术有下列有益效果。（1）制备的是含两种金属的铜银纳米簇复合水凝胶，水凝胶中的银和铜都具有杀菌作用，水凝胶具有缓释，保湿作用，可以用作伤口敷料。通过对铜纳米和银纳材料的改性制备，扩展了铜纳米和银纳材料的性能和使用范围。并使本专利技术制备的铜银纳米簇复合水凝胶，具有更优的性质和更广泛的应用。（2）制备方法方面，采用紫外光照射还原法，方法简单，容易控制。该方法缩短了制备时间，绿色环保，形成的水凝胶稳定。（3）所制备水凝胶为物理水凝胶，物理水凝胶具有行稳性，可以在外界条件影响下在液态与固态之间转换。附图说明图1为本专利技术制备的铜银纳米簇复合水凝胶干燥后的电子扫描显微镜照片，放大1K倍。图2为本专利技术制备的铜银纳米簇复合水凝胶的干燥后的电子扫描显微镜照片，放大500倍。图3为本专利技术图2的能谱取样区域的电子扫描显微镜照片。图4为本专利技术图3取样区域的能谱图。图5为本专利技术图3取样区域的能谱分析的成分含量表。具体实施方式下面结合附图和实施例进一步对本专利技术加以说明。参照图1至图5，一种铜银纳米簇复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤。第一步，试剂配制。室温条件下，准确称取1.208gCu(NO3)2·3H2O定容至50mL容量瓶中，配成成浓度为0.1mol/L的Cu(NO3)2溶液。准确配制0.1mol/LAgNO3溶液，准确配置0.01mol/LL-cysteine溶液，备用。第二步，前驱体制备。将上述备用溶液，严格按照银离子Ag+、铜离子Cu2+、L-半胱氨酸L-cysteine的摩尔质量计算，按照摩尔比Ag+∶Cu2+∶L-cysteine=2∶1∶2计算，得出制备总体积10mL下的上述三种试剂溶液符合摩尔比的各自体积量。按照计算的体积量，分别准确移取备用的硝酸银溶液、硝酸铜溶液、L-半胱氨酸溶液，放置于一个烧杯中混合。混合总体积为10mL，搅拌5min后，制得混合均匀的铜银纳米簇复合水凝胶的前驱体。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜银纳米簇复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，试剂配制；室温条件下，精确称取一定量的硝酸银AgNO3，配成摩尔浓度为0.05mol/L ~ 0.5mol/L的硝酸银溶液，备用；精确称取一定量的三水硝酸铜Cu(NO3)2·3H2O，配成摩尔浓度为0.05mol/L ~ 0.5mol/L的硝酸铜溶液，备用；精确称取一定量的L‑半胱氨酸L‑cysteine，配成摩尔浓度为0.005mol/L ~ 0.05mol/L的L‑半胱氨酸溶液，备用；第二步，前驱体制备；将上述备用溶液，严格按照银离子Ag

【技术特征摘要】
1.一种铜银纳米簇复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，试剂配制；室温条件下，精确称取一定量的硝酸银AgNO3，配成摩尔浓度为0.05mol/L~0.5mol/L的硝酸银溶液，备用；精确称取一定量的三水硝酸铜Cu(NO3)2·3H2O，配成摩尔浓度为0.05mol/L~0.5mol/L的硝酸铜溶液，备用；精确称取一定量的L-半胱氨酸L-cysteine，配成摩尔浓度为0.005mol/L~0.05mol/L的L-半胱氨酸溶液，备用；第二步，前驱体制备；将上述备用溶液，严格按照银离子Ag+、铜离子Cu2+、L-半胱氨酸L-cysteine的摩尔质量计算，按照摩尔比Ag+∶Cu2+∶L-cysteine=1.6~2.2∶1∶2计算，得出需要制备的一个总体积下的上述三种试剂溶液符合摩尔比的各自体积量，按照计算的体积量，分别准确移取备用的硝酸银溶液、硝酸铜溶液、L-半胱氨酸溶液，放置于一个烧杯中混合；用机械搅拌器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖晓玲，张园园，徐文峰，柯美林，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50