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双醛壳聚糖的制备及其还原银纳米颗粒的研究

乔家钰;王浩;刘琰

【摘要】高碘酸钠氧化壳聚糖制得的双醛壳聚糖可将硝酸银还原生成银纳米粒子,

而未经氧化的壳聚糖不能将硝酸银还原成纳米银单质.对比传统的水浴加热氧化和

微波辐射氧化制备的双醛壳聚糖,结果表明微波辐照氧化制备的双醛壳聚糖具有更

好的氧化度和溶解性,而其分子量在氧化过程中下降更明显,产物颜色变深.通过紫外

吸收光谱和透射电镜对制备的纳米银粒子进行表征,结果表明与水浴加热氧化相比,

微波辐照条件下制备的双醛基壳聚糖氧化度提高,其还原稳定生成的纳米银粒子分

散性和稳定性更好,粒径控制在30nm~50nm之间.

【期刊名称】《成都纺织高等专科学校学报》

【年(卷),期】2016(033)004

【总页数】5页(P37-41)

【关键词】双醛壳聚糖;选择性氧化;银纳米颗粒;微波辐射;氧化度

【作者】乔家钰;王浩;刘琰

【作者单位】安徽农业大学轻纺工程与艺术学院,安徽合肥230036;安徽农业大学

轻纺工程与艺术学院,安徽合肥230036;安徽农业大学轻纺工程与艺术学院,安徽合

肥230036

【正文语种】中文

【中图分类】TS102

壳聚糖来源丰富,是地球上仅次于纤维素的第二大生物资源。壳聚糖及其衍生物被

广泛应用在农业、污水处理、纺织印染整理行业、生物医学、造纸工业、食品工业、

化妆品等行业[1]。但由于壳聚糖在水中的溶解性能差，其应用范围受到一定限制，

通常使用化学方法对其进行改性来达到使用的目的[2]。高碘酸钠可对壳聚糖进行

选择性的氧化裂解，高碘酸钠氧化壳聚糖可以将壳聚糖的吡喃糖环打开，在C2、

C3位置引入双醛基团，从而制备双醛基壳聚糖[3]。壳聚糖经氧化后，不仅提高了

壳聚糖溶液的溶解性，同时双醛壳聚糖中的氨基和醛基对金属离子及纳米粒子具有

螯合作用[4]。利用双醛基壳聚糖同时具备还原性和稳定性的特殊性能，可将硝酸

银溶液还原稳定生成纳米银粒子[5]，从而作为抗菌整理剂应用于纺织材料改性[6]。

实验原理如图1所示：

微波辐射能技术具有加热反应时间短、加热快且均匀、节能等优点。将其引入到化

学反应中，在微波场中产生大量的热，可大大增加反应物分子之间的碰撞频率，在

极短的时间内反应物可达到活化状态，有效促进有机反应[7]。本文主要对比研究

了传统水浴加热和微波辐照两种不同条件下对高碘酸钠氧化壳聚糖的影响以及对生

成的双醛基壳聚糖还原稳定纳米银粒子的影响。

1.1材料与仪器

实验材料：壳聚糖(脱乙酰度90%)；高碘酸钠、硝酸银、36%乙酸、无水乙醇等

均为分析纯，以上试剂均购自国药集团化学试剂有限公司。

实验仪器：M1-L213B美的微波炉；UV-4802S型紫外可见分光光度计(上海尤尼

柯仪器有限公司)；BS210S全自动光电天平(德国赛多利斯公司)；DZK-K型真空

干燥箱(达斯卡特科学器材有限公司)；HWS-12型电热恒温水浴锅(上海一恒科学

仪器有限公司)；VarioELCube全自动元素分析仪(德国元素分析系统公司)；HT-

7700透射电子显微镜(日本日立公司)。

1.2工艺流程

1.2.1双醛壳聚糖的制备

称取一定量的壳聚糖加入到0.5mol/L的乙酸溶液中搅拌2h，使之完全溶解，得

到质量分数为2%的壳聚糖溶液。将壳聚糖溶液中加入2g左右高碘酸钠后在50℃

恒温水浴锅中避光搅拌反应一段时间，或先将加入高碘酸钠的壳聚糖溶液放入微波

炉中，在320W功率间歇处理5min，取出冷却后，避光搅拌反应一定时间。最后

将两种氧化反应的壳聚糖溶液加入等体积无水乙醇中止反应，抽滤后得白色沉淀，

置于烘箱中40℃烘干得到双醛壳聚糖。

1.2.2还原制备纳米银水溶液

将壳聚糖溶液或制备好的不同氧化度的双醛壳聚糖溶解配制成50mL0.5%(w/v)的

溶液，加入3mL0.01mol/L的硝酸银溶液，并不断搅拌。将上述反应液在80℃

的水浴锅中避光加热反应6h，溶液逐渐由原来的无色变为黄色，室温冷却后，即

可得到纳米银水溶液。

1.3实验方法

1.3.1壳聚糖分子量测试

壳聚糖分子量的测定用乌式粘度计，按照稀释法，用Mark-Houwink方程计算其

粘均分子量[8]：

式中：K=1.81×10-3cm3·g-1，α=0.93

1.3.2双醛壳聚糖