纳米银颗粒尺寸的可控制备

2018-03-10 09:07张治刘继宪刘艳伟薛静刘远猛李海龙
山东工业技术 2018年5期
关键词:纳米银尺寸

张治+刘继宪+刘艳伟+薛静+刘远猛+李海龙

摘 要:采用化學还原法制备纳米银颗粒,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂,一定比例的柠檬酸钠、硼氢化钠为还原剂,银氨溶液为银源。通过控制银源和还原剂得加入量来控制得到纳米银颗粒的尺寸大小。采用透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见分光光度计(UV—Vis)对纳米银粒子进行测试表征。最后得到纳米银的尺寸大小是3-4nm,5-7nm,26-30nm,45-50nm。本实验为纳米材料领域的进一步研究与应用奠定材料基础。

关键词:纳米银;化学还原法;尺寸;可控制备

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.173

1 前言

纳米银颗粒具有独特的光学和电学性质,在过去几十年中得到了广泛的研究[1]。银纳米粒子由于其独特的性质和应用而成为目前研究最为广泛的金属纳米粒子之一。银纳米粒子的性质很大程度上取决于颗粒的大小。因此,对银纳米粒子的合成方法和尺寸调控的研究受到了广泛的关注。

最近,研究人员对银纳米颗粒的优秀的应用如光电, 催化[2],抗菌[3]、生物传感器、表面增强拉曼散射(SERS)进行了深入研究,到目前为止,银纳米颗粒已通过化学还原法,光还原法成功地合成,但是,这些方法通常是比较耗费时间和精力,需要严格的形成条件和制备的颗粒尺寸分布较大。因此,迫切需要开发简单、经济的方法来控制银纳米材料的尺寸大小,产生均匀的粒径分布。

由于目前尚没有一种方法是提供制备粒径均匀可控大小纳米银颗粒的。所以本实验提出一种制备粒径均匀大小可控的纳米银颗粒的方法,拟填补这一应用空白。本实验是以化学还原法来制备纳米银颗粒。是以一定浓度的硼氢化钠溶液为还原剂,来还原添加了一定比例柠檬酸钠和PVP的银氨溶液。本发明的独到之处是先将PVP和硝酸银溶液混合,再还原。以起到保护和控制粒径大小的目的。在运用本方法制备纳米银颗粒的过程中,首先需要制备出纳米银胶体,然后再经过离心沉淀、溶剂洗涤等后续工艺将包覆纳米银颗粒的表面活性剂除去,最后将银颗粒从胶体中分离出来进行测试。同时本发明还通过低温环境来减缓硼氢化钠的还原速度,以达到即还原强度高,又还原速率均匀的目的。本实验是一种简单易行的操作试验,具有制备工艺简便,产物产出迅速,加入还原剂后立马产出,节省时间,通过对还原剂比例的调控可以得到特定尺寸的纳米银颗粒,并且产物粒径均匀,尺寸大小可控等优点。本文详细介绍了这种银纳米颗粒尺寸可控制备的新方法。

2 实验

2.1 仪器与试剂

JEM-1200EX型透射电子显微镜(TEM)(日本JE0L公司),紫外-可见分光光度计UV-755B(上海佑科仪器仪表有限公司)。硝酸银(分析纯 AR国药集团化学试剂有限公司),PVP(平均分子量24000阿拉丁试剂有限公司)、氨水(含量25%-28% 国药集团化学试剂有限公司)、柠檬酸钠(分析纯 AR 天津市鼎盛鑫化工有限公司)硼氢化钠(含量≥96% 国药集团化学试剂有限公司)

2.2 纳米银颗粒尺寸可控的制备方法

(1)制备3-4nm左右粒径分布均匀的纳米银颗粒。在装有磁子的25 mL圆底烧瓶中加入1mL(2.5×103mol/L)硝酸银溶液,再加入1mL(1mol/L)PVP,在冰水浴中搅拌后加入1.5mL(2.5×103mol/L)的柠檬酸钠,再逐滴加入0.16mL 浓度为0.1mol/L的NaBH4,滴加过程中一直搅拌反应。反应结束后将盛有反应液的离心管放入离心机离心,温度为25℃,离心后去除上清液,用三蒸水反复洗涤2-3次后剩余液体即为制备的纳米银颗粒。在制备5-7nm的纳米银时在其他条件不变的情况下将硝酸银和硼氢化钠的加入量调成1.5ml和0.2ml。同样在制备26-30nm的纳米银颗粒时其他条件不变而将硝酸银和硼氢化钠的加入量调成2.5ml和0.3ml。在制备45-50nm的纳米银颗粒时其他条件不变而将硝酸银和硼氢化钠的加入量调成3.5ml和0.4ml。

3 结果与讨论

3.1 紫外-可见光吸收光谱

纳米银粒子的紫外吸收波长与颗粒形状形状、尺寸大小及待测溶液浓度有关,在不同尺寸纳米银颗粒测试下,发现随着纳米颗粒粒径的增大,等离子体共振峰会发生红移,反之发生蓝移。由420nm红移至470nm,并且5-7nm纳米银粒子吸收峰强度最强。

3.2 透射电子显微镜测试表征

如图2A所示,纳米银尺寸约3-4nm,颗粒基本呈球形;图2B中颗粒为规则的球形,颗粒尺寸比图2A中的略大一些,在5-7nm左右,颗粒无团聚现象,分散稳定;图2C纳米银颗粒尺寸约26-30nm,颗粒基本呈球形,图2D中纳米银颗粒尺寸45-50nm。由于硝酸银的用量与还原剂得加入量对银颗粒的大小形成非常重要,所以要制备尺寸可控的纳米银颗粒必须严格控制硝酸银用量及还原剂加入量等条件。

3.3 结论

通过控制银源和还原剂得加入量可以得到3-4nm、5-7nm、26-30nm、45-50nm的尺寸可控的纳米银颗粒。

参考文献:

[1]Zhang Y,Mandeng L N,Bondre N,Dragan A,Geddes C D(2010)Metal-enhanced fluorescence from silver-SiO2-silver nanoburger structures. Langmuir the Acs Journal of Surfaces & Colloids26:12371-12376

[2]Mallick K,Witcomb M ,Scurrell M (2006) Silver nanoparticle catalysed redox reaction:An electron relay effect.Materials Chemistry & Physics97:283-287.

[3]Ahmed S,Ahmad M,Swami B L,Ikram S(2016)A review on plants extract mediated synthesis of silver nanoparticles for antimicrobial applications:A green expertise.Journal of Advanced Research 7:17-28.

作者简介:张治(1991-),男,硕士研究生,主要从事纳米金属制备研究。

猜你喜欢
纳米银尺寸
聚多巴胺诱导纳米银改性聚丙烯熔喷非织造布的制备及其抗菌性能研究
CIIE Shows Positive Energy of Chinese Economy
美丽丹霞地貌
基于陈皮提取物的纳米银绿色合成方法研究
《墨猪图》
基于纳米金与纳米银簇间表面等离子增强能量转移效应特异性检测microRNA
甲醛气味克星
纳米银修饰的超疏水界面用于农药的超灵敏检测
佳石选赏
佳石选赏