基于生物合成的在线纳米银制备方法研究

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纳米材料长期以来一直是多学科交叉领域研究的热点,特别是纳米银因为其独特的物理化学性质被广泛的应用在光学,生物学,医学等领域。纳米银合成方法主要包括物理合成方法、化学合成方法和生物合成方法等。物理方法需要消耗大量能源,且成本高,反应条件苛刻;化学方法很难避免有毒有害化学试剂的引入,合成过程具有一定的环境负面效应;生物合成技术耗能低、无需额外化学试剂,合成过程环境友好。生物合成纳米材料技术包括微生物法,植物合成法,藻类合成法和动物体合成法。微生物法操作要求高、设备复杂、周期长、易滋生微生物危害。相比之下,植物提取液还原法在操作、成本和安全性方面具有明显优势,提取液同时发挥还原剂和稳定剂双重作用,合成过程中无需强酸、强碱及其它有毒有害化学试剂或溶剂,原料价格低廉易得,合成效率高,所制备的纳米材料分散性好,稳定性强,生物兼容性好,具有较好的应用前景。然而,生物合成在合成速度和规模化方面存在一定的局限性,限制了该方法的实际应用范围。本论文针对以上科学问题,探索研究了在线流动生物合成纳米材料的新技术、新方法。首先,对比研究了北方不同种属典型常见植物提取液合成纳米银的动力学过程,优选出最佳植物提取液。然后,成功构建了基于水浴和微波辅助的在线流动化学合成装置,考察了不同实验参数对合成制备效果影响,优化了在线合成条件,实现了生物提取液在线快速合成纳米银颗粒。最优植物提取液为侧柏提取液;水浴辅助在线合成的最优实验条件为14mmolAgNO3,90℃,20m反应器管长,进样速度为2.33mL/min;微波辅助在线合成最优实验条件为14mmolAgNO3,微波功率中火,管长20m,进样速度4.62mL/min。建立的方法和技术实现了纳米银高效在线生物合成。
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