绿色法制备纳米银_聚丙烯腈纳米纤维及其抗菌性能_汪林飞

ＮＩＣＯＬＥＴ ５７００傅立叶 红 外 变 换 光 谱 仪 （美 国 热电尼高力公司）用 于 测 试 茶 多 酚 的 还 原 性 及 揭 示 去化学结构的变化。采用溴化钾压片法进行。
Ｌａｍｂｄａ ９００ 紫 外 可 见 分 光 光 度 仪 （Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ，ＵＳＡ）用于检测纳 米 银 颗 粒 的 存 在。 水 相 中 紫外的参比溶液为去离子水。
静电纺丝是制备纳米纤维的一种简单而有效的 方法 。 ［７－９］ 纳米纤维 比 表 面 积 大、吸 附 性 好，可 以 作 为 Ａｇ纳米 颗 粒 的 优 良 载 体。 为 了 制 备 粒 径 更 小、 分散性更好的银纳 米 颗 粒，本 文 结 合 静 电 纺 丝 技 术 和茶多 酚 还 原 性 制 备 Ａｇ 纳 米 颗 粒／ＰＡＮ 纳 米 纤 维。首先，在聚丙烯 腈 溶 液 中 以 茶 多 酚 为 还 原 剂 原 位还原制备银纳 米 颗 粒 前 驱 体 溶 液。 然 后，通 过 静 电纺丝技术制 备 Ａｇ纳 米 颗 粒／ＰＡＮ 纳 米 纤 维。 最 后采用不同的测试方法对制备的 Ａｇ纳米颗 粒 及 纳 米纤维进行表征。
将制备的 Ａｇ纳 米 颗 粒／ＰＡＮ 溶 液 装 入 到 纺 丝 管中，调 节 电 压 为 １２ｋＶ，纺 丝 距 离 为 １２ｃｍ，管 内 溶 液 稳 定 喷 出 ，纺 丝 速 率 为 ０．０１ｍＬ／ｍｉｎ。 １．３ Ａｇ纳米颗粒／ＰＡＮ 纳米纤维的抗菌性能测试
采用琼脂 平 皿 扩 撒 法 （ＧＢ／Ｔ ２０９４４．１—２００７） 评价 Ａｇ纳米颗 粒／ＰＡＮ 纳 米 纤 维 的 抗 菌 性 能。 将 Ａｇ 纳 米 颗 粒／ＰＡＮ 纳 米 纤 维 膜 裁 剪 成 直 径 为 ２５ｍｍ 大小的 圆 片，并 紫 外 光 照 射 ３０ｍｉｎ。 分 别 取 １００μＬ 金 黄 色 葡 萄 球 菌 Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ （ＡＴＣＣ ６５３８）和 大 肠 杆 菌 Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ（ＡＴＣＣ ２５９２２）接 种 于 琼 脂 培 养 基 平 板 并 均 匀 涂 布 在 培 养 基 上 ，用 无 菌 镊 子 将 试 样 分 别 平 铺 在 培 养 基 中 央 ，使 试 样与琼脂培养基之间很好地 接 触，并 在 ３７℃ 培 养 箱 中培养１８ｈ。参照样品采用１２％ＰＡＮ 电纺纤维膜， 其他步骤不 改 变，最 后 观 察 细 菌 繁 殖 情 况，评 价 对 Ａｇ纳米颗粒／ＰＡＮ 纳米纤维的抗菌性能。 １．４ 表 征
摘 要：以水为溶剂，茶多酚（ＴＰ）还原 ＡｇＮＯ３ 制 备 了 银 纳 米 颗 粒。 利 用 傅 里 叶 转 换 红 外 光 谱 （ＦＴＩＲ）、 紫外可见光谱（ＵＶ－Ｖｉｓ）、透射电镜（ＴＥＭ）研 究 了 ＴＰ 的 还 原 性 以 及 纳 米 Ａｇ颗 粒 的 形 貌。 为 了 制 备 粒 径 更 小、分散性更好的银纳米颗粒，采用静电纺丝技术制备 ＰＡＮ 纳米纤 维 负 载 的 银 纳 米 颗 粒 ，并 通 过 琼 脂 平 皿 扩 散法研究了银纳米颗粒／ＰＡＮ 纳米纤维的抗菌性能。研究 结 果 表 明，与 水 相 合 成 的 银 纳 米 颗 粒 相 比，负 载 于 ＰＡＮ 纳米纤维上的银纳米颗粒粒径更小、分散性更好，且表现出良好的抗菌效果。
实验仪器：８５－１ 型 磁 力 搅 拌 器 （上 海 志 威 电 器 有限公司），ＨＨ－４ 数 显 恒 温 油 浴 锅 （国 华 电 器 有 限 公 司 ）。 １．２ 实 验 方 法 １．２．１ 茶 多 酚 水 相 合 成 银 纳 米
０．０２５ｇ ＡｇＮＯ３ 溶 于 ２５ｍＬ 去 离 子 水 中，将 均 匀溶液 倾 入 圆 底 烧 瓶 中，磁 力 搅 拌 并 加 热 升 温 至 ６５℃。０．００５ｇ ＴＰ 溶于１５ｍＬ 去离子水中，并将 ＴＰ 溶液逐滴加入至圆底烧瓶中。在不同反应阶段取样 检 测 ，反 应 时 间 分 别 为 １、１５、３０、６０、９０ｍｉｎ。 １．２．２ 制 备 静 电 纺 丝 Ａｇ 纳 米 颗 粒／ＰＡＮ 纳 米 纤 维前驱体溶液
１ 实 验
１．１ 实 验 材 料 和 仪 器 实验材 料：硝 酸 银（ＡｇＮＯ３，常 州 市 国 宇 环 保 科
技有限公司），聚丙烯腈（ＰＡＮ，Ｍｗ≈１．４×１０５，中 国 石化上海石化 股 份 有 限 公 司 ），茶 多 酚 （ＴＰ，购 于 安 徽宣城百草植 物 工 贸 有 限 公 司 ），Ｎ，Ｎ－二 甲 基 甲 酰 胺（ＤＭＦ，购 于 杭 州 高 精 精 细 化 工 有 限 公 司 ），去 离 子 水，金 黄 色 葡 萄 球 菌 （Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ （ＡＴＣＣ ６５３８），浙江理 工 大 学 生 命 科 学 学 院），大 肠 杆菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ（ＡＴＣＣ ２５９２２），浙 江 理 工 大 学 生 命 科 学 学 院 ）。
金 属 纳 米 颗 粒 因 其 小 尺 寸 效 应 、表 面 效 应 、量 子 尺寸效应，在光、电、磁 和 热 等 方 面 表 现 出 特 殊 优 异 性 质 ，得 到 人 们 的 广 泛 关 注 ，在 化 工 、光 学 、生 物 等 诸 多科技领域 得 到 广 泛 运 用 。 ［１－３］ 其 中 银 纳 米 颗 粒 具 有高的比表面积和 表 面 活 性，可 以 作 为 化 学 反 应 的 催化 剂，例 如 Ｈａｒｕｔａ等［４］发 现 银 纳 米 在 ＣＨ４ 选 择 还原 ＮＯ 反应中有较高的催化活性。在纤维中加入 少 量 的 银 纳 米 颗 粒 ，可 以 改 善 纤 维 的 导 电 性 、抗 静 电
ＷＡＮＧ Ｌｉｎｆｅｉ ａ，ＺＯＵ Ｍｅｉｌｉｎｇａ，ＺＨＵ Ｈａｎｂ，ＸＵ Ｃｏｎｇｓｈｅｎｇｂ，ＤＵ Ｍｉｎｇｌｉａｎｇｂ
（Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｓｃｉ－Ｔｅｃｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ａ．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｔｅｘｉｌｅｓ；ｂ．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００１８，Ｃｈｉｎａ）
研究报告
２０１３ 年
第１期
绿色法制备纳米银／聚丙烯腈纳米纤维及其抗菌性能
汪 林 飞ａ，邹 美 玲ａ，朱 罕ｂ，徐 从 升ｂ，杜 明 亮ｂ
（浙 江 理 工 大 学 ，ａ．材 料 与 纺 织 学 院 材 料 科 学 与 工 程 专 业 ； ｂ．先 进 纺 织 材 料 与 制 备 技 术 教 育 部 重 点 实 验 室 ，杭 州 ３１００１８）
性，并赋予其抗 菌 性 能。 纳 米 银 由 于 小 尺 寸 效 应 和 具有极大的比表 面 积，其 抗 菌 效 果 好，且 安 全 性 高、 效力持久，是一种具有长效性和耐候性的抗菌剂 。 ［５］
迄今 为 止 有 多 种 银 纳 米 颗 粒 的 合 成 方 法，如 水 热合 成 法、微 乳 法、辐 射 还 原 法、化 学 还 原 法 等。 化 学还原法制 备 银 纳 米 时 常 采 用 水 合 肼、甲 醛、多 元 醇、有机胺 等 做 还 原 剂，虽 然 这 些 还 原 剂 具 有 高 活 性 ，但 存 在 环 境 污 染 危 害 ，并 且 制 得 的 纳 米 银 易 发 生 团聚现象。本研究提出采用天然植物茶多酚还原制 备分散性好、粒 径 小 的 银 纳 米 颗 粒 的 绿 色 方 案。 茶 多酚是一类植物体 内 的 天 然 多 酚 类 活 性 物 质，广 泛 存 在 于 茶 叶 中 ，由 于 其 绿 色 环 保 无 毒 副 作 用 ，得 到 人 们的广泛关注。
ＪＳＭ－２１００ 透 射 电 子 显 微 镜 （ＴＥＭ，ＪＥＯＬ， Ｊａｐａｎ），加速电压为２００ｋＶ，用 于 观 察 Ａｇ 纳 米 颗 粒 及 Ａｇ／ＰＡＮ 纳米纤 维 的 形 貌 和 尺 寸。 高 分 辨 图 像 采用超薄碳膜。
６．３７１ｇ ＰＡＮ 溶 于 ４０ｍＬ ＤＭＦ 中，０．４８０ｇ ＡｇＮＯ３ 溶于５ｍＬ ＤＭＦ中，将溶液依次加入圆底烧瓶 中，磁 力 搅 拌 下 升 温 至 ６５℃。０．０３ｇ ＴＰ 溶 于 ５ｍＬ ＤＭＦ中，逐滴加入至圆底烧瓶。在不 同 反 应 阶 段 取
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样检测，反应时间分别为１、１５、３０、６０、９０ｍｉｎ。 １．２．３ 静电纺丝 Ａｇ纳米颗粒／ＰＡＮ 纳米纤维
茶多酚是以儿茶素类化合物为主的多酚类化合
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２０１３ 年
第１期
研究报告
物。儿茶素 主 要 包 括 表 没 食 子 儿 茶 素 没 食 子 酸 酯 （ＥＧＣＧ）、表儿茶素没食子酸酯（ＥＣＧ）、表没食 子 儿 茶 素 （ＥＧＣ）、儿 茶 重要性质，由于茶多 酚 酚 羟 基 中 邻 位 酚 羟 基 极 易 被 氧 化 ，且 对 活 性 氧 等 自 由 基 有 较 强 捕 捉 能 力 ，赋 予 茶 多酚具有很强抗氧化性和清除自由基能力 。 ［５－６］
关键词：银纳米颗粒；茶多酚（ＴＰ）；静电纺丝；ＰＡＮ 纳米纤维；抗菌性 中图分类号：ＴＱ１７１．７７６４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００９－２６５Ｘ（２０１３）０１－０００１－０４
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｇ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ／Ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ Ｎａｎｏｆｉｂｅｒ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｗｉｔｈ Ｇｒｅｅｎ Ｍｅｔｈｏｄ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｐａｒｅｓ Ａｇ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｉｔｈ ｗａｔｅｒ ａｓ ｔｈｅ ｓｏｌｖｅｎｔ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ＡｇＮＯ３ｂｙ ｔｅａ ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌｓ（ＴＰ）ａｎｄ ｕｓｅｓ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ （ＦＴＩＲ）， ＵＶ－Ｖｉｓ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ （ＵＶ－Ｖｉｓ），ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ （ＴＥＭ）ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ＴＰ ａｎｄ ｆｅａｔｕｒｅ ｏｆ Ａｇ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｒｅｐａｒｅ Ａｇ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｉｔｈ ａ ｓｍａｌｌｅｒ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｂｅｔｔｅｒ ｄｉｓｐｅｒｓｉｔｙ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｕｓｅｓ ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ ｔｏ ｐｒｅｐａｒｅ Ａｇ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｎ ＰＡＮ ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ ａｎｄ ｓｔｕｄｙ ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ａｇ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ／ＰＡＮ ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ ｗｉｔｈ ａｇａｒ ｐｌａｔｅ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ Ａｇ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｎ ＰＡＮ ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ ｈａｖｅ ａ ｂｅｔｔｅｒ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｂｅｔｔｅｒ ｄｉｓｐｅｒｓｉｔｙ ａｎｄ ｐｒｅｓｅｎｔ ａ ｂｅｔｔｅｒ ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ ｅｆｆｅｃｔ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ Ａｇ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｉｔｈ ｗａｔｅｒ－ｐｈａｓｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ａｇ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ；ｔｅａ ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌｓ （ＴＰ）；ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ；ＰＡＮ ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ； ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ