[发明专利]一种原位制备并固定纳米银颗粒的抗菌秸秆及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种原位制备并固定纳米银颗粒的抗菌秸秆及其制备方法与应用。该方法包括：将杆状秸秆截段，得到块状秸秆；将块状秸秆浸泡在银氨溶液中，搅拌，得到混合液，在搅拌状态下微波处理，洗涤微波处理后的产物，干燥，得到原位制备并固定纳米银颗粒的抗菌秸秆。该方法利用生物质的还原性官能团将纳米银原位还原并固定在秸秆表面和内部，制备的纳米银颗粒分散均匀、粒径均一，可通过调节银氨溶液的浓度实现纳米银颗粒的分布密度情况。本发明使用固体秸秆作为还原剂和稳定剂制备纳米银颗粒，绿色环保、易操作、低成本、低毒性；微波辅助的制备方法简单易行、低能耗、反应快速。制备得到的纳米银颗粒附着在秸秆表面和内部的孔道，结构稳定。

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种原位制备并固定纳米银颗粒的抗菌秸秆及其制备方法与应用。

背景技术

纳米银是指粒径在纳米级别的金属银单质。纳米银是一种重要的金属纳米颗粒，它具有广谱杀菌性的特点，对大肠杆菌、淋球菌、沙眼衣原体等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭作用，而且不会产生耐药性，这些特点使纳米银在食品和水果保鲜抗菌领域得到了广泛应用。然而，纳米银具有的小尺寸效应使其反应活性很高，容易团聚，稳定性不足，降低了其抗菌杀菌效果。而且，高活性的纳米银释放速率过快，不能实现稳定持久的控制释放。在实际应用过程中造成了纳米银容易团聚、易氧化、不稳定、附着力差、释放速率过快的劣势。这其中，纳米银的稳定性和释放速率是影响其抗菌效果的最大劣势。

生物质是一种绿色可再生的资源，其中包括农林废弃物如秸秆、小麦秸秆、稻秆、蔗渣等，其主要组成成分包括纤维素、半纤维素和木质素。我国每年产生大量的生物质资源，这些生物质分子链中包含大量具有还原性的官能团，如果能将这些生物质资源与纳米银的制备和应用相结合，将具有很广阔的应用前景。而且这种制备方法简单、成本低廉、绿色环保、效果明显、设备投入少适合大规模制备，避免了有毒和有机还原剂的使用，将这种固定纳米银的抗菌秸秆应用在食品水果抗菌保鲜包装领域将是一项很有前景的技术。

现有技术中利用生物质负载纳米银颗粒需要在还原剂的条件下进行(一种木材表面原位生长纳米银颗粒的方法，申请号CN201711405429.9)。该技术需先将木材浸入Tris缓冲液中，磁力搅拌，再向浸有木材的Tris缓冲液中加入盐酸多巴胺，得到混合物，室温搅拌，取出木材，然后用去离子水清洗取出的木材，真空干燥，得到负载有聚多巴胺涂层的木材；进而将负载有聚多巴胺涂层的木材浸入到含有Ag⁺的溶液中，室温下搅拌，取出木材，然后用去离子水清洗取出的木材，真空干燥，得到表面原位生长纳米银颗粒的木材。该技术需要先在木材表面负载具有还原性的聚多巴胺，然后利用其还原性与银离子反应制备得到纳米银颗粒并固定到木材表面。该技术反应过程复杂，还需要负载聚多巴胺作为还原剂。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种原位制备并固定纳米银颗粒的抗菌秸秆及其制备方法与应用。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的原位制备并固定纳米银颗粒的抗菌秸秆的制备方法是一种制备绿色，成本低廉，操作简单、产物均一稳定的制备方法。本发明提供的原位制备并固定纳米银颗粒的抗菌秸秆是一种抗菌效果好的固定纳米银的抗菌秸秆。本发明直接利用秸秆中的还原性基团只需借助微波即可还原制备出纳米银颗粒。

本发明提供的原位制备并固定纳米银颗粒的抗菌秸秆可用于化工、包装等相关领域。

本发明提供的原位制备并固定纳米银颗粒的抗菌秸秆的制备方法，包括：将块状秸秆浸泡于银氨溶液中，待秸秆吸收饱和后，秸秆连同溶液一同放入微波反应器中反应，反应完成后洗涤去除未被还原的银氨溶液，经冻干后获得固定纳米银颗粒的抗菌秸秆。

本发明提供的一种原位制备并固定纳米银颗粒的抗菌秸秆的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)块状秸秆的制备：将杆状秸秆去除叶片和根部后，洗涤，晾干，截段，得到截段后的秸秆，然后干燥处理，得到块状秸秆；