一种在纤维素纸张表面原位还原负载纳米银粒子的方法技术

本申请提供一种在纤维素纸张表面原位还原负载纳米银粒子的方法，包括如下步骤：纤维素纸张用碱性溶液进行预处理；以及银源溶液采用超声雾化器雾化，并通过高压直流电源对雾化雾滴施加电压使雾化雾滴感应带电，将带电的雾化雾滴通向纤维素纸张表面，在纤维素纸张表面原位负载纳米银粒子。本发明专利技术提供的方法实验反应条件温和，且绿色环保，制备的纳米银粒子粒径分布较窄，负载的稳定性好，能够有效解决纳米银粒子在纤维素纸张表面负载时，由于表面能较高发生的团聚现象，从而更好的发挥纳米银粒子的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种在纤维素纸张表面原位还原负载纳米银粒子的方法
本申请涉及纸张表面处理领域，特别是涉及一种在纤维素纸张表面原位还原负载纳米银粒子的方法。
技术介绍
目前我们使用到的纸张基本都由纤维素组成，纤维素分子链中的每个基环均具有三个醇羟基，此外每条纤维素大分子链还具有两个末端羟基，其中C1位置的苷羟基为还原性末端基团，另一端C4位置上的羟基为非还原性末端基团。由于这些基团的存在，所以纤维素分子本身存在一定的反应活性，但是纤维素分子链在组成纸张后，由于氢键和其他作用力的存在，纸张表面的很多活性基团不能暴露出来，所以纸张表面整体表现为惰性。银是一种古老的抑菌材料，关于其抗菌性能的应用已经有两千多年的历史。近现代，随着科学技术的发展，人们开始利用纳米银作为一种新的抗菌材料。纳米银与银离子相同，都能吸附在细胞膜表面，破坏细胞膜，穿刺到细菌细胞内部，从而影响细胞渗透和呼吸功能，此外它们还可以与含硫与磷基团的化合物如DNA等发生反应，使其失活，在该过程中产生的活性氧(ROS)同样对细菌具有杀灭作用。与传统的银离子相比，纳米银具有大的比表面积，并且不易被氧化和沉淀，能够更好的发挥抗菌作用。但是，纳米银粒子因其比表面能较高，所以很不稳定，极易发生团聚，所以在其制备和使用过程中经常要用到分散剂、稳定剂和载体等。由于纳米银粒子自身的性质，导致在纤维素纸张表面负载纳米银粒子时，很容易发生团聚。
技术实现思路
基于此，有必要针对在纤维素纸张表面负载纳米银粒子时易发生团聚的技术问题，提供一种在纤维素纸张表面原位还原负载纳米银粒子的方法。一种在纤维素纸张表面原位还原负载纳米银粒子的方法，包括如下步骤：纤维素纸张用碱性溶液进行预处理；以及银源溶液采用超声雾化器雾化，并通过高压直流电源对雾化雾滴施加电压使雾化雾滴感应带电，将带电的雾化雾滴通向纤维素纸张表面，在纤维素纸张表面原位负载纳米银粒子。上述技术方案中，首先，采用碱性溶液对纤维素纸张进行预处理，碱性溶液可以活化纸张表面的纤维素，解除其中的氢键作用，从而游离出更多的活性基团，增强纤维素纸张表面的反应活性。其次，超声雾化是一种利用超声波将溶液分散成为微小雾滴的方法，超声雾化产生的雾滴的粒径在5～10微米左右，可以有效的将溶液中的反应物质均匀分散雾滴中。高压直流电源对雾化雾滴施加电压是在液体溶液雾化之后施加高电压，使雾化雾滴携带电荷，从而使雾化雾滴在电场力的作用下破碎为更小的雾滴，将超声雾化和静电高压结合用于纳米银粒子在纤维素纸张上的原位制备，可以减少纳米银粒子的团聚，增加纳米银粒子的负载量和负载的牢固程度。以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。可选的，所述的在纤维素纸张表面原位还原负载纳米银粒子的方法，包括如下步骤：纤维素纸张在冷等离子体中进行处理。对纤维素纸张用碱性溶液进行预处理还是在冷等离子体中进行处理，可以调换顺序。可选的，所述的在纤维素纸张表面原位还原负载纳米银粒子的方法，包括如下步骤：1)纤维素纸张用碱性溶液进行预处理；2)纤维素纸张在冷等离子体中进行处理；3)银源溶液采用超声雾化器雾化，并通过高压直流电源对雾化雾滴施加电压使雾化雾滴感应带电，将带电的雾化雾滴通向纤维素纸张表面，在纤维素纸张表面原位负载纳米银粒子。在步骤2)中对碱性溶液处理后的纤维素纸张表面进行冷等离子体处理，空气中的水分子和氧气分子在电场作用下被激发生成H2O+,O2+，O2+(H2O)等正离子，这些正离子在电场作用下进一步电离最终生成羟基自由基，然后在电场作用下附着在纸张表面，可以进一步减少纳米银粒子的团聚，增加纳米银粒子的负载量和负载的牢固程度。可选的，所述纤维素纸张选自各类常见的机制纸、手工纸和特种功能纸，包括：定性滤纸、新闻纸、印刷纸、字典纸、宣纸等中的一种或几种。可选的，所述预处理的方式包括：纤维素纸张在碱性溶液中浸泡或者用碱性溶液向纤维素纸张表面喷雾。进一步优选，预处理的方式采用纤维素纸张在碱性溶液中浸泡，则纤维素纸张在碱性溶液中浸泡的时间为0.5～5min。进一步优选，预处理的方式采用碱性溶液向纤维素纸张表面喷雾，则雾化方式为超声雾化，且雾化处理的时间为1～2min。可选的，所述碱性溶液包括无机碱性溶液或者有机碱性溶液。无机碱性溶液优选氢氧化钠、氢氧化钙等I、Ⅱ族元素的氢氧化物溶液。可选的，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钙溶液。考虑到碱性溶液在活化纤维素纸张的同时还具有分解和破坏纤维素纸张结构的作用，所以用于处理纤维素纸张的碱性溶液的浓度不宜过高，作为优选，所述碱性溶液的浓度应低于1mol/L。但是浓度太低的碱性溶液对纤维素纸张的活化作用比较有限，可选的，所述碱性溶液的浓度为0.05～0.2mol/L。在纤维素纸张上原位分散负载纳米银粒子，银源溶液的选择也会影响最终纳米银粒子的负载效果，作为优选，所述银源溶液为硝酸银溶液或银氨溶液。超声雾化的银源溶液作为纤维素纸张表面负载纳米银粒子的来源，考虑到最终负载在纤维素纸张上的纳米银的粒径，进行超声雾化的银源溶液的浓度不能太大或太小，优选地，所述银源溶液的浓度为5～60mmol/L，进一步优选，所述银源溶液的浓度为10～50mmol/L。纤维素纸张与银源溶液雾化产生的雾滴的作用时间需要控制在一定的范围，时间太短，纳米银粒子不能够均匀分散的负载在纤维素纸张上，时间太长，纳米银粒子易发生团聚，影响纳米银粒子的负载效果，优选地，纤维素纸张接触超声雾化雾滴的时间为1～5min。通过高压直流电源对雾化雾滴施加电压，由于静电电压环境的引入，可以使超声雾化产生的雾化雾滴感应带电，雾化雾滴感应带电的程度主要取决于施加的外加电压值，作为优选，对雾化雾滴施加的电压为5～25kV。当电压较低时，雾化雾滴的感应带电程度不明显，当电压值超过20kV时，高压输出端附近的空气将会被电离，此时雾化雾滴的带电过程转变为感应带电和接触带电的混合作用，雾滴的电荷分布均匀性下降，所以进一步优选，对雾化雾滴施加的电压为10～20kV。可选的，所述冷等离子体的放电方式为介质阻挡放电，气氛为空气或者氢气与氩气的混合气体。可选的，所述冷等离子体处理过程中电压为50～100V，电流为0.2～0.5A。进一步优选，电压调整范围为70～80V，电流调整范围为0.3～0.4A。可选的，所述冷等离子体处理的时间为20～60s，进一步优选，时间为30～40s。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术利用碱性溶液和冷等离子体处理活化纤维素纸张，不会对纤维素纸张本身造成影响，并且可以显著提高纤维素纸张表面的反应活性。(2)本专利技术利用超声雾化的方法将银源溶液分散到纤维素纸张上，使得后续生成的纳米银粒子可以保持较小的粒径和较少的团聚现象，并且可以牢固附着于纤维素上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在纤维素纸张表面原位还原负载纳米银粒子的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n纤维素纸张用碱性溶液进行预处理；/n以及银源溶液采用超声雾化器雾化，并通过高压直流电源对雾化雾滴施加电压使雾化雾滴感应带电，将带电的雾化雾滴通向纤维素纸张表面，在纤维素纸张表面原位负载纳米银粒子。/n

【技术特征摘要】
1.一种在纤维素纸张表面原位还原负载纳米银粒子的方法，其特征在于，包括如下步骤：
纤维素纸张用碱性溶液进行预处理；
以及银源溶液采用超声雾化器雾化，并通过高压直流电源对雾化雾滴施加电压使雾化雾滴感应带电，将带电的雾化雾滴通向纤维素纸张表面，在纤维素纸张表面原位负载纳米银粒子。


2.根据权利要求1所述的在纤维素纸张表面原位还原负载纳米银粒子的方法，其特征在于，包括如下步骤：纤维素纸张在冷等离子体中进行处理。


3.根据权利要求1所述的在纤维素纸张表面原位还原负载纳米银粒子的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)纤维素纸张用碱性溶液进行预处理；
2)纤维素纸张在冷等离子体中进行处理；
3)银源溶液采用超声雾化器雾化，并通过高压直流电源对雾化雾滴施加电压使雾化雾滴感应带电，将带电的雾化雾滴通向纤维素纸张表面，在纤维素纸张表面原位负载纳米银粒子。


4.根据权利要求1所述的在纤维素纸张表面原位还原负载纳米银粒子的方法，其特征在于，所述预处理的方式包括：纤维素纸张在碱性溶液中浸泡或者用碱性...

【专利技术属性】
技术研发人员：张溪文，石超凡，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33