纳米硒的制备和表征

纳米硒的制备和表征李志林,郭洪英,路红凯

(河北大学化学与环境科学学院,

河北保定071002)

摘　要:硒是一种人体必需的微量元素,随着科技的发展,人们对这种物质的利用也越来越广泛。报道了一种以聚乙烯醇作为软模板制备纳米硒的方法,并对所制得的纳米硒进行了表征,研究了反应物的浓度、温度,以及超声等反应条件对产物形貌及粒径的影响。结果表明,当反应体系中亚硒酸浓度为0.01mol/L、抗坏血酸浓度为0.07mol/L、聚乙烯醇质量分数为1.0%、常温下反应5m in后可得到均匀稳定的球形红色纳米硒颗粒,平均粒径约30n m。

关键词:纳米硒;聚乙烯醇;表征;模板

中图分类号:T Q125.2 文献标识码:A 文章编号:1006-4990(2006)07-0018-03

Prepara ti on and character i za ti on of selen i u m nano-parti cles

L i Zhilin,Guo Hongying,Lu Hongkai

(School of Che m istry and Enviro m ental Science,Hebei U niversity,Hebei B aoding071002,China)

Abstract:Selenium is a necessary m icr o-ele ment f or hu manbody.W ith the devel opment of science and technol ogy, the app licati on of seleniu m is becom ing increasely extensive.The p reparati on of seleniu m nanoparticle by using polyvinyl al2 cohol as a s oft te mp late is described and its perf or mance is characterized.The influences of the concentrati on of reactants, reacti on te mperature and ultras onic irradiati on on the shape and size of the p r oduct are studied.The results show that when the concentrati on of H2SeO3and ascorbic acid in the reacti on syste m are0.01mol/L and0.07mol/L res pectively,the con2 centrati on of polyvinyl alcohol is1.0%(mass)and the reacti on ti m e is5m in at r oom temperature,the unifor m,stable red s pheric seleniu m nanoparticle with average size of about30n m can be obtained.

Key words:seleniu m nano-particle;polyvinyl alcohol;characterizati on;te mp late

硒是人体必需的微量元素[1],具有重要的生理功能和广泛的药理作用。单质纳米硒是一种良好的抗氧化剂(自由基清除剂)和免疫调节剂,具有高安全性和高生物活性的特点,因此引起了人们极大的兴趣。聚乙烯醇是常用面膜的主要成分,成本低廉,无毒无害,在化妆品中有着广泛的应用。本实验拟将以上两种物质复合,不需分离,达到纳米硒在化妆品中应用的目的[2]。在本实验中,纳米硒被聚乙烯醇吸附包裹,复合状态良好,而且放置两个月没有沉淀析出,稳定性能良好。

1　实验部分

1.1　反应原理[3-4]

聚乙烯醇在水溶液中具有较好的溶解能力,由于其长链分子互相盘旋缠绕,所构成的微环境具有良好的悬浮、乳化、稳定作用。在纳米硒的制备反应中,前驱体H

2

Se O3分散于聚乙烯醇所形成的微环境中,与随后加入的抗坏血酸发生氧化还原反应: H2Se O3+2C6H8O6Se↓+2C6H6O6+3H2O

生成的单质硒被聚乙烯醇吸附包裹,从而有效阻止了初始形成的硒粒子间互相聚合、团聚,并可起到减缓、控制硒粒子生长的作用。实验条件下所得的纳米硒为红色或橙色。

1.2　仪器与试剂

UV-754型分光光度计(上海分析仪器总厂); GSY电热恒温水浴锅(北京医疗设备厂);K Q-250B型超声波清洗器;JE M-100SX型透射电子显微镜(日本)。

H2Se O3(化学纯);抗坏血酸溶液,由抗坏血酸试剂溶于去离子水制备;聚乙烯醇溶液由粒状聚乙烯醇溶于去离子水制备。

1.3　实验方法

取一定量的亚硒酸、聚乙烯醇溶液于15mL试

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无机盐工业

I N ORG AN I C CHE M I CALS I N DUSTRY

第38卷第7期

2006年7月

管中,混合均匀后加入抗坏血酸溶液,震荡摇匀,混合后静置一段时间,Se (Ⅳ)被还原为单质硒。取不同反应条件下的反应溶液,以去离子水作参比,在490,570nm 波长下测定反应溶液的吸光度,并计算两波长下的吸光度的比值。然后对产物做TE M 观察形貌并进行分析。

2　结果与讨论

[5]

2.1　吸收光谱

图1是不同溶液的吸光度曲线。由图1可以看出,抗坏血酸、H 2Se O 3、聚乙烯醇在可见光区无明显吸收,而反应体系(0.01mol/L H 2Se O 3在质量分数为1.0%的聚乙烯醇中与0.07mol/L 抗坏血酸反应)吸光度较大,说明反应组分对反应体系吸光度的影响可忽略。

图1　不同溶液的吸光度曲线

212　反应时间对纳米硒形成的影响

根据测定胶体溶液的双波长法,胶体粒径参数

B =lg (A 2/A 1)/lg (λ1/

λ2),其中A 2,A 1分别为波长λ2,λ1下的吸光度。由此式可知,固定波长λ1,λ2,当吸光度比值A 2/A 1不变时胶体粒径不变,处于稳定状态。为使测定方便,选择可见光区490,570n m 作为纳米硒溶液的测定波长,并以两波长处吸光度的比值作为表征产物粒度随时间变化的依据。图2是固定反应体系中H 2Se O 3浓度为0.01mol/L 、

抗坏

图2吸光度随反应时间变化曲线

血酸浓度为0.07mol/L 、聚乙烯醇质量分数为1.0%、在25℃时吸光度随时间的变化曲线。

由图2可知,随着反应时间的增加,溶液吸光度

呈增大的趋势。5m in 后溶液吸光度不变化,因此可以认为反应已达到平衡,而且两波长下的吸光度的比值基本保持在2左右,趋于稳定,说明此时形成的纳米硒粒子处于均匀稳定状态。2.3　反应物浓度对单质纳米硒形成的影响2.3.1　抗坏血酸浓度对反应体系的影响

图3是亚硒酸浓度为0.01mol/L,聚乙烯醇质量分数为1.0%,改变抗坏血酸的浓度时,反应溶液的吸光度变化曲线(25℃下反应5m in )。由图3可知,随着抗坏血酸用量的增加,溶液在两波长下的吸光度开始是逐渐增大,随后又逐渐降低且趋于平稳,表明反应趋于完全。在10mL 反应溶液中,当抗坏血酸浓度在0.07mol/L 后,溶液的吸光度比值基本稳定在2左右,说明此时纳米硒溶液均匀稳定。理论上抗坏血酸和亚硒酸是以物质的量的比为2∶1的计量关系发生氧化还原反应的,过量的抗坏血酸能提供还原性的介质,使纳米硒稳定存在。因此本实验选择抗坏血酸的浓度为0.07mol/L 。

图3抗坏血酸浓度对吸光度变化曲线

2.3.2　聚乙烯醇质量分数对反应体系的影响

图4是亚硒酸浓度为0.01mol/L,抗坏血酸浓

度为0.07mol/L,改变聚乙烯醇的用量时,反应溶液的吸光度变化曲线(25℃时反应5m in )。由图4可知,随着聚乙烯醇用量的增加,溶液在两波长下的吸光度总体呈减小的趋势。聚乙烯醇质量分数在0.6%时溶液的吸光度趋于平稳,此时两波长下的吸光度的比值也接近2,说明此时形成的纳米硒均匀且稳定。为了增强纳米硒的稳定性,本实验选择聚乙烯醇的质量分数为1.0%

。

图4　聚乙烯醇质量分数对吸光度变化曲线

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12006年7月 李志林等:纳米硒的制备和表征