納米銀具有良好的光學(xué)、電學(xué)、催化等性能，尤其是 抗菌性能，對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、酵母菌等很多種革 蘭氏陽(yáng)性菌和陰性菌的生長(zhǎng)都有很好的抑制作用[4],被廣泛 用于抗菌塑料、抗菌涂料[6]、抗菌陶瓷ra和抗菌藥物M等。 目前制備納米銀的方法主要有液相還原法、微乳液法、電化 學(xué)法及激光燒蝕法等M。其中液相還原法是在液相體系中 利用不同的還原劑還原銀離子，如檸檬酸、水合肼、次磷酸鈉 和葡萄糖等，具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛采 用。
本實(shí)驗(yàn)用2種不同的還原劑制備納米銀,并對(duì)生成物進(jìn) 行了各項(xiàng)性能表征，針對(duì)納米銀優(yōu)異的抗菌性能，嘗試將其
運(yùn)用于抑制海洋菌類。
1實(shí)驗(yàn)
1.1試劑與儀器
硝酸銀、羧甲基纖維素鈉、葡萄糖、聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)、三聚磷酸鈉、氫氧化鈉、乙醇均為市售分析純?cè)噭?蛋白胨、酵母膏、瓊脂為生物試劑;磷酸高鐵為化學(xué)純?cè)噭?/div>
日本電子株式會(huì)社JEM-2100HC型高襯度透射電子顯 微鏡;德國(guó)Bmker-axs公司D8 ADVANCE型X射線衍射 儀；日本日立公司U-3010型紫外可見分光光度計(jì);上海博訊 實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠SPX-250C型恒溫恒濕培養(yǎng)箱；寧 波醫(yī)療器械廠YXQ41-280型壓力蒸氣消毒器;長(zhǎng)沙英泰儀 器有限公司TG16型離心機(jī);常州國(guó)華電器有限公司78-2型
雙向磁力攪拌器。
1.2納米銀的制備
1.2.1羧甲基纖維素鈉體系制備納米銀肢體
稱取0. 012g羧甲基纖維素鈉和0. lg PVP加人到20mL 去離子水中，于60X：在磁力加熱攪拌器中攪拌均勻，滴加0.1 mol/L氫氧化鈉，調(diào)節(jié)pH值到8。然后逐滴加入0. lmL 0. 2 mol/L的硝酸銀水溶液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)4h,得到紅棕色納米 銀膠體溶液。取一定量的膠體溶液適當(dāng)稀釋后，用于紫外可 見分光光譜分析。
1. 2. 2葡萄糖體系制備納米銀肢體
稱取1. 〇8g葡萄糖和0. 4g三聚磷酸鈉加入到20mL去 離子水中，于70'C在磁力加熱攪拌器中攪拌均勻，滴加0.1 mol/L氫氧化鈉，調(diào)節(jié)pH值到11。然后逐滴加入6mL 0.3 mol/L硝酸銀水溶液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)30min，得到黑色納米銀 沉淀。取一定量的溶液進(jìn)行稀釋后，用于紫外可見分光光譜 分析。
將上述的納米銀溶液離心分離，沉淀分別用無(wú)水乙醇和 去離子水洗滌3次，于50'C真空干燥箱中干燥24h，得到納 米銀粉末。
1. 3納米銀的抗菌性能測(cè)試
以海洋優(yōu)勢(shì)附翁細(xì)菌芽孢桿菌為實(shí)驗(yàn)菌種，采用抑菌圈 法對(duì)納米銀的抗菌性進(jìn)行測(cè)試。取新鮮的海水，配制2216E 培養(yǎng)基（以l〇〇〇mL海水為例，組成如下:蛋白胨5g，磷酸高 鐵〇• 〇lg，酵母膏l(xiāng)g,瓊脂15?20g，用煮沸的l%NaOH調(diào)節(jié) pH值為7. 4?7. 6)，于29'C培養(yǎng)芽孢桿菌。將0. lmL的菌 種接種到含有瓊脂板的培養(yǎng)皿中，浸泡過(guò)不同濃度的納米銀 水溶液的圓形濾紙干燥后放入培養(yǎng)皿中央，將上述培養(yǎng)皿放 在光照培養(yǎng)箱中在29X：培養(yǎng),3天后取出，觀察不同濃度的 納米銀水溶液的抑菌圈直徑。，
2結(jié)果與討論
2.1納米銀膠體的紫外可見光光度分析
圖1中虛線部分為在PVP保護(hù)下用竣甲基纖維素鈉直 接還原AgN03制備納米銀膠體的紫外吸收光譜測(cè)量結(jié)果。 納米銀粒子的紫外吸收峰為410nm左右，強(qiáng)度較大，吸收峰 對(duì)稱度高，半峰寬小。而在葡萄糖作還原劑體系下制備的納 米銀粒子中，在420nm處出現(xiàn)強(qiáng)吸收峰，強(qiáng)度較小，峰型平 坦，半峰寬較大，對(duì)應(yīng)于球形銀納米粒子的表面等離子共振 特征吸收。吸收峰位置的不同說(shuō)明在不同的反應(yīng)體系中生 成的銀粒子大小和形狀不同。由文獻(xiàn)[10,11]及理論知識(shí)可 知，橫向（面外偶極共振)表面等離子體吸收與球形吸收最大 值基本一致，而縱向(面內(nèi)偶極共振)表面等離子體共振對(duì)粒 子的增長(zhǎng)很敏感，隨粒子長(zhǎng)徑比的增加而明顯紅移。這說(shuō)明 CMC體系下制備的納米銀粒子較小，粒徑分布較窄，膠體中 銀單質(zhì)的含量較多;而葡萄糖作還原劑制備的納米銀粒子較 大，粒徑分布寬，膠體中銀單質(zhì)的含量較少。
2.2納米銀粉的XRD分析
對(duì)真空干燥得到的納米銀粉進(jìn)行XRD分析(如圖2所 示）。對(duì)于葡萄糖體系制備的納米銀，圖中出現(xiàn)3個(gè)明顯的 峰值，對(duì)應(yīng)的晶面指數(shù)由里到外依次為（111)、（220)、（311)， 說(shuō)明納米銀晶體有3個(gè)晶屬于面心結(jié)構(gòu);對(duì)于竣甲基纖 維素鈉體系制備的納米銀粒子，圖中曲線顯示有5個(gè)明顯的 峰值，對(duì)應(yīng)的晶面指數(shù)由里到外依次為（103)、（006)、（105)、 (112)、(201)，屬于多晶結(jié)構(gòu)。已研究的納米銀大多數(shù)呈多 晶結(jié)構(gòu)，但也有少數(shù)單晶結(jié)構(gòu)[12]。另外，▲標(biāo)記的峰經(jīng)查閱 PDF卡片對(duì)比得出為Ag20特征峰。由此推斷，在堿性條件 下，葡萄糖體系中發(fā)生如下的化學(xué)反應(yīng)：
2Ag++20H- —^Ag20+H20 Ag20+CH2OH-(CHOH)4-CHO—»- CH2OH-(CHOH)4-COOH+2Ag
溶液中的銀離子生成了 Ag20沉淀，然后在葡萄糖作用 下還原為單質(zhì)銀。當(dāng)反應(yīng)不完全時(shí)，沉淀中會(huì)含有殘留的 Ag20,或者在干燥過(guò)程中,部分單質(zhì)銀氧化成了 Ag20。
圖2不同還原劑制備的納米銀粉末的XRD圖譜 Fig. 2 XRD spectras of dried powder of silver nanoparticles synthesized with different reductant
圖3是羧甲基纖維素鈉的分子結(jié)構(gòu)圖，其與硝酸銀的化 學(xué)反應(yīng)方程式尚未見報(bào)道。
2.3納米銀粒子的TEM分析
通過(guò)改變反應(yīng)條件可以控制納米銀的形貌及粒徑。圖4 為在以羧甲基纖維素鈉為還原劑、其它工藝條件相同的情況 下改變反應(yīng)時(shí)間制備的納米銀的TEM圖。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為 2h時(shí)，生成的納米銀顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象較嚴(yán)重（圖4(a)),顆粒粒 徑約為40nm;隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)到6h時(shí)，納米銀為均勻的 球形，其粒徑為20?30nm,無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象(圖4(b))。
漸變大(圖6(b)、(c)),說(shuō)明低濃度的納米銀能抑制芽孢桿菌 的生長(zhǎng)，井且隨著納米銀質(zhì)量濃度的增加典抑菌效果增強(qiáng)。 在葡萄糖體系下，當(dāng)納米銀的質(zhì)量濃度為Sjug/mL時(shí)（圖6
(d)),抑菌圈直徑比在CMC體系下制備的同濃度的納米銀 粒子的抑菌圈直徑小，說(shuō)明在此條件下制備的納米銀粒徑較 大，殺菌能力較弱；而當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到l(Vg/mL時(shí)（圖6
(e))，其抑菌圈變大；當(dāng)質(zhì)量濃度為20fxg/mL時(shí)（圖6(f))， 抑菌圈直徑與lOfig/tnL時(shí)相比增加不大。從圖6可以得 出，2種體系下制備的納米銀都能很好地抑制芽孢桿菌的生 長(zhǎng),并且隨著濃度的增加，抑制作用增強(qiáng)。
3結(jié)論
由能量最低原理可知，納米粒子具有較大的比表面積， 易發(fā)生團(tuán)聚，在反應(yīng)液中加人穩(wěn)定劑可起到分散和保護(hù)的作 用。PVP能夠促進(jìn)Ag顆粒成核，從而起到防止晶粒長(zhǎng)大的 作用同時(shí)，它的有機(jī)長(zhǎng)鏈的空間位阻作用又能使相互結(jié) 合的納米銀顆粒表面隔開，阻止了粒子間的團(tuán)聚。本實(shí)驗(yàn)在 其它實(shí)驗(yàn)條件未發(fā)生變化的情況下研究了 PVP用量對(duì)納米 銀溶膠的影響。圖5(a)為不加PVP時(shí)在葡萄糖作還原劑體 系下制備的納米銀溶膠的TEM圖，町以看出納米銀顆粒出 現(xiàn)明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象;而當(dāng)加人0. Olg的PVP(圖5(b))時(shí)得到 的顆粒粒徑較小，為25?35nm,且分散均勻。這說(shuō)明一定量 的PVP影響f納米銀顆粒的正常生長(zhǎng)，起到了較好的分散 穩(wěn)定作用。
圖S不同PVP加入置下制備樣品的TEM圖 Fig. 5 TEM images of the samples synthesized with different amounts of PVP
由圖4和圖5可以看出，葡萄糖作還原劑體系下制備的 納米銀粒徑略大于羧甲基纖維素鈉體系下制備的納米銀粒 徑.與紫外可見光光度分析結(jié)果一致。
2.4抗菌測(cè)試
經(jīng)過(guò)抑菌圈法實(shí)驗(yàn)（如圖6所示），在CMC體系下納米 銀粒子的質(zhì)量濃度為^g/mL時(shí)出現(xiàn)抑菌圈現(xiàn)象，但是其抑 菌圈直徑較小(圖6(a))。隨著質(zhì)量濃度的增加，抑菌圈會(huì)逐
(1)在以CMC作為還原劑、PVP為保護(hù)劑制備納米銀 的工藝中，生成的納米銀粒徑為20?30rnn,無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象，其 結(jié)構(gòu)為多晶體系，抑菌效果較好。
(2)以葡萄糖作為還原劑制備的納米銀粉末，其平均粒 徑為25?35nm，為面心結(jié)構(gòu)。
(3)2種制備方法綠色無(wú)污染，得到的納米銀形貌較均 勻，分散性較好，粒徑為20~40nn!，對(duì)海洋優(yōu)勢(shì)附著菌種芽 孢桿菌有良好的抑菌性能，在進(jìn)一步將納米銀應(yīng)用于海洋微 生物防污抗腐蝕,尤其是環(huán)境友好型海洋防污復(fù)合涂料方面 具有指導(dǎo)意義。