氧化纤维素吸附银制备纤维素-银复合材料

近年来，生物电子材料成为国内外研究的热点，在电子皮肤，可穿戴电子传感器、可穿戴电子设备等方面已有很多研究。金属复合材料是主要的生物电子材料之一。

在诸多复合材料中，贵金属负载或沉积于聚合物基的复合材料极受关注，其已经广泛应用于电子学，光子学，医学影像学，药物输送，催化和抗菌。纤维素是当今世界上可再生、可降解、资源最丰富的生物质之一，具有可降解、良好的生物相容性和无毒性等特点，同时具有可以制备相关衍生物和再生纤维素等优点。此外，纤维素具有很好的机械性能，其杨氏模量可达130GPa，其与凯夫拉纤维或铁相比极轻。然而，纤维素却具有较差的抗菌性和导电性，因而影响了其在生物电子材料中的应用。

2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物（TEMPO）是以一种纤维素的选择性氧化剂，可将纤维素C6上的羟基氧化成羧基。TEMPO氧化纤维具有较好的吸附活性，可吸附水中的染料、有机物、金属离子等。而银相对于其它大多数金属具有许多优异的特点，例如优良的导电性能、光学性能、催化作用、生物适应性和抗菌性。

本文利用TEMPO氧化纤维与银离子自吸附成纤维素-银复合材料，并对吸附pH及吸附动力学模型进行了分析。

1  氧化微晶纤维素的制备

取1.0g绝干微晶纤维素加入到装有160ml磷酸钠缓冲溶液（pH6.86）的三口瓶中，搅拌，再加入一定量1.0mmol TEMPO、20mmol NaClO2和20mmolNaClO，在水浴锅中恒温反应24h；加入40ml无水乙醇终止反应，用50%乙醇洗涤两次除去有机杂质，再用透析袋透析处理除去无机盐（用AgNO3溶液检测透析终点）；透析处理之后的产物置于真空冷冻干燥器中干燥，然后置于干燥器中保存，以备后续检测使用。

2  氧化纤维素对银吸附

取一定质量氧化微晶纤维素加入到盛有一定体积的去离子水的磨口具塞锥形瓶中，在25℃条件下调节pH，再加入1.0ml（0.1M）的AgNO3溶液，于25℃下黑暗处密闭静置一定时间后，用孔径0.22µm的微孔滤膜和溶剂过滤器组合抽滤，再用10ml去离子水分两次抽滤洗涤，取1ml清液稀释至50ml，用电感耦合等离子原子发射光谱仪测定其中Ag+的浓度。

3  溶液pH对纤维素-银材料吸附的影响

溶液pH值是影响吸附材料吸附性能的重要因素之一，图1给出了纤维素在pH3.0～9.0对Ag+的吸附性能变化，吸附温度25℃、时间20h、纤维素0.1g、硝酸银溶液0.1mol/L。由图可知纤维素对Ag+的吸附性能受pH的影响很大，随着pH的升高，纤维素对Ag+的吸附量也不断增大，由0.65mmol/g增加到1.08mmol/g，当pH高于7.0之后，其增大速率明显降低。

4  结论

通过TEMPO氧化的纤维素对银有较好的吸附作用，对Ag+的吸附容量为1.109mmol/g，吸附过程符合Laguergren模型。

Ag+除可以和氧化纤维素的羧基形成键合，纤维素分子内羟基6-OH、3′-OH可能参与了银的吸附，从而使纤维素分子内羟基2-OH、3-OH、5-OH间的氢键结合受到影响发生红外光谱蓝移，可见Ag+的吸附使纤维素分子内氢键结构发生了变化。