文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 银纳米粒子的制备及其能测试新

银纳米粒子的制备及其能测试新

银纳米粒子的制备及其能测试新
银纳米粒子的制备及其能测试新

银纳米粒子的制备及其能测试新

毕业论文

论文题目:银纳米粒子的制备及其性能测试

目录

一、前言 (1)

1.1纳米粒子概述 (1)

1.2 纳米粒子的应用 (1)

1.3银纳米粒子概述 (2)

1.4 银纳米粒子的制备方法 (3)

1.5 研究现状 (3)

1.6 研究内容 (4)

二、实验部分 (5)

2.1 实验药品 (5)

2.2 实验仪器 (5)

2.3 实验步骤 (6)

2.3.1 银纳米粒子的制备 (6)

2.3.2 银纳米粒子的表征 (6)

2.3.3 银纳米粒子的电催化活性测试 (6)

3.1 X射线衍射仪表征 (7)

3.3 纳米激光粒度仪测试 (11)

3.4 银纳米粒子的电催化活性测试结果 (12)

四、实验结论 (13)

致谢 (14)

参考文献 (15)

摘要:随着科学技术的进步,银纳米粒子的研究开发也是日新月里的发展起来了。本文尝试了一种制备方法:用电化学还原法,以柠檬酸作为配位剂用电化学工作

溶液制得银纳米粒子。用扫描电镜观察所制得站在一定电流、时间内电解AgNO

3

的产品形貌状态,为松针状的晶体粒子,其粒径在50-100 nm之间,用X射线衍射仪分析了银纳米粒子的晶体结构及样品纯度,纳米粒度分布仪测试得出粒子的大小分布在125-199 nm范围内,并用制得的银纳米粒子修饰碳糊电极,测其C-V 曲线,对其电催化活性进行了初步探索。

关键词:银纳米粒子;电解;制备;表征

Abstract: With the progress of science and technology, the research and development of silver nanoparticles also developed very quickly. This paper attempts a preparation method:electricity chemical reduction method, using citric acid as complexing agent chemical workstation in a certain current, time electrolytic AgNO3solution obtained dendritic silver https://www.wendangku.net/doc/0e1091622.html,ing scanning electron microscope observed the product appearance, and it shows pine needle shaped crystal particles, the particle diameter between 50-100 nm, by X ray diffraction analysis the silver nanoparticles on the crystal structure and purity of the samples, nanoparticle size distribution tester that particle size distribution in the range of 125-199nm, and the prepared silver nanoparticles modified carbon paste electrode, measured C-V curve, to conduct a preliminary study of the electrocatalytic activity.

Key words: silver nanoparticles;Electrolysis; preparation; characterization

一、前言

1.1纳米粒子概述

进入21世纪纳米技术飞速发展,已成为一门新兴产业。其具有庞大的市场潜力,在诸多领域都拥有广泛应用,与人们的生活生产息息相关,潜力无限。何为纳米离子?纳米粒子的粒径通常介于1-100 nm之间,也叫做超微粒子。对纳米粒子的研究表明,纳米粒子应该具有一些新奇的物理和化学性能。纳米粒子与宏观物体的结构存在差异,表现在比表面很大,而外层原子既无短程序又无长程序的非晶层。能推测纳米粒子内部的原子大概呈有秩序的排布,而表面原子的状况更偏向气体状态。虽然如此,但因为外部曲率大,粒径小,内部的吉布斯压力很高,内部结构发生某种变形。其奇特的微观构成使其具备优异性能。纳米粒子具有小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应和量子尺寸效应等特征, 拥有宏观材料不具备的特性,如导电特性、光电特性、光催化能力等,被广泛用于各种发光与显示装置[1]。

1.2 纳米粒子的应用

纳米粒子外部活化核心多,是制备催化剂的优良原料。当前,可以直接用纳米粒子在高分子聚合物氧化、还原及合成反应中做催化剂如铂黑、银等。用纳米粒子作为催化剂进行反应,能大幅增加反应效率,如在火箭燃料燃烧反应中使用纳米镍粉作为催化剂,可增加燃烧效率100倍[2]。纳米粒子的催化反应还具有选择性,例如氧化丙醛时用纳米镍作催化剂,镍粒的粒径对反应影响极大,小于5nm 时反应方向更偏向于生成酒精,而分解醛的反应被抑制[3]。

有些材料通常在高温下烧结,如碳化硅、碳化钨、高合金等,但处于纳米状态时在较低温度下就能烧结,得到高密度的烧结体,这得益于纳米粒子的体积效应。另一方面,如在烧结过程中使用活性剂,能使烧结过程加快,烧结温度降低,烧结时间缩短,而纳米粒子就能作为活性剂使用,发挥效果。举个例子,加入0.1%的纳米镍粉在钨丝粉中后,烧结温度可降到12000-1300℃,而正常情况下钨丝粉须在3000℃的高温下烧结[4]。

复相材料的烧结:复相材料烧结较困难,因其熔点不同及相变温度不同。纳米粒子的表面效应和体积效应,使其在低温下就能进行固相反应,不仅分解降低了其熔点,相转变温度也降低了,因此可得到烧结性能很好的复相材料[5]。

纯净的纳米粉末材料可以用来制作精细陶瓷。用这些纳米材料制作出来的陶瓷具有转换能量,传递信息的功能,且具有耐磨、坚硬、耐高温、耐腐蚀的能力。除此之外还可以作为红外吸收材料,如用Cr系合金纳米粒子来吸收红外线,效果良好[6]。

在医学和生物工程中纳米材料也有许多应用。被称为“生物导弹”的药物技术已成功开发出来了[7],是以纳米磁性材料为药物载体的靶向药物。即在蛋白质表面携带药物,再用磁性三氧化二铁纳米微粒包裹,向人体血管里注射进去,然后在磁场的力的作用下药物定向运动可直达病灶,减少了药物对人体内脏器官所产生的副作用,提高治疗效果。用纳米粒子做成的纳米传感器可获取人体的各种电化学信息和生化反应的信息。还可以使用纳米技术研制成机器人,注入到人身的血液中,扩散到全身,就能对人体进行彻底检查,还能疏通人脑血栓,清除病人动脉脂肪沉积物,甚至能清除病毒,杀死癌细胞等,研究纳米技术对人类的医疗科技具有重大意义。可以预测,在未来纳米材料的制备技术发展和功能开发就飞速发展,在众多的高科技领域中会有越来越多的新型纳米材料得到广泛的应用。

1.3银纳米粒子概述

银纳米粒子是指由银原子组成的粒径在1~100 nm的细小颗粒。研究表明,当在不同的材质上镶嵌纳米银后,材料的物理化学性能大大改变。目前人们对银纳米粒子的研究兴趣浓厚,前途无限。

银纳米粒子具有十分优异的性能,主要表现在信息技术、物理元器件、化工产品,环境保护等众多方面, 是一种高科技材料。现在在陶瓷建材、医药医疗、环境保护和涂料等领域应用广泛,因此研究人员对银纳米粒子的性能研究和制备方法极为关注[8]。陈水挟等[9]人研究发现负载了银颗粒的活性炭纤维具有很强的杀菌能力,于是在将负载的银制备成银纳米粒子后, 材料的反应活性即杀菌活性大幅提高,是因为这样做能大幅提高比表面积, 增大表面原子所占比例。一直以来,乙烯环氧化催化剂的主要成分都是银, 提高催化剂效能的有效办法就是减小其粒径,因此研究制备出粒径较小的银纳米粒子对提高催化剂性能具有重要意义。纳米银还能提高甲烷选择还原NOx的催化剂活性。在绝缘体和半导体中添加适量的银纳米粒子能使其拥有良好的光学特性,适于制造光电器件[10]。

银纳米粒子的导电性,催化效率和杀菌能力受其的粒径影响,因此有必要精确控制住银纳米粒子的颗粒尺寸。此外,近年来银纳米粒子的自组装和有序组装膜的结构与性质成为了人们研究的焦点,其中最能引起人们兴趣的是将尺寸分布均匀及粒径较小的银纳米粒子或半导体银纳米粒子组装成有序的超晶格并研究其光电性能[11]。固体复合膜的光电性能受纳米粒子的尺寸和粒子间的距离影响,因此人们这方面的研究具有重要意义。

1.4 银纳米粒子的制备方法

近十几年来,纳米技术蓬勃发展,各种制备纳米银粒子的物理方法和化学方法层出不穷。此领域的研究重点是开发出成本更低、方法更简便、效率更高且具有大规模工业生产前景的银纳米粒子制备方法。其中物理方法[12]有高能机械球磨法、光照法、蒸发冷凝法等。原理简单是物理方法的优点,但其生产成本高昂,对仪器装置的要求也很高,在对银纳米粒子的尺寸和形状要求不高的工业化制备方面比较适用。在对纳米粒子性能要求较高的方面一般用化学法来合成银纳米粒子,如光学、电学和生物医学等。控制住颗粒的粒径、范围较小的粒度分布和制得特定、单一、均匀的晶体结构是制备银纳米粒子的关键技术。化学制备方法主要有光化学还原法、液相化学还原法、电化学还原法、微乳法、化学沉淀法、溶胶-凝胶法和醇解法等。近年来, 新发展出一种电化学合成纳米粒子的方法, 沈理明等人[13]通过控制电流密度用电化学法制备出了哑铃状、球形还有棒状的银纳米粒子,B raun 等[14]利用DNA 模板电化学合成了银纳米线, 柯宏伟[15]等人用电沉积法合成了银纳米粒子并研究了电位对粒子的形态影响 ,Zhu 等[16]利用超声电化学合成了半导体PbSe 纳米粒子。当前电化学法是合成纳米材料的一种有效手段,因其具有方法简单、快速、无污染,高效率等优点[17]。

1.5 研究现状

耿涛等人[9]的《银纳米粒子的制备及表征》一文中提及,他们在溶剂热条件下, 用乙二醇还原制备出了银纳米粒子,并用X 射线衍射(XRD ) 和透射电子显微镜( TEM ) 进行分析,得出结论:利用乙二醇水热还原法制备出的纳米银粒子具有面心立方相多晶结构、平均粒径在50nm左右,主要以球形粒状形式存在,分散剂起到了很好的分散作用。

杨必文等人[18]用酪氨酸作为还原剂和稳定剂,在60℃恒温水浴的碱性条件下还原硝酸银,反应20 min,成功制备出了银纳米粒子。在银纳米粒子的生成过程中,混合溶液颜色由淡黄色变为棕黄色,此现象说明了微粒银的生成。使用紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和透射电子显微镜(TEM)对得到的产品进行表征分析,得

出结论为:粒子的紫外光谱吸收峰在412 nm附近,透过TEM图像可知银纳米粒子直径在15~25 nm,形状近似球形。

孙如等人[19]采用硼氢化钠还原硝酸银制备了较小银纳米粒子。用紫外可见吸收光谱(Uv-Vis)、扫描电子显微镜(SEM)和循环伏安法(CV)对银纳米粒子进行了表征。结果表明:银纳米粒子粒径约为10 nm,并能以亚单层形式组装于导电玻璃表面;C-V图显示银纳米粒子有一对不对称的氧化还原峰,而且纳米粒子的浓度能影响氧化还原电位。

顾大明[20]等在pH=1~2、温度40--42℃条件下,以次磷酸钠还原硝酸银溶液,得到紫红色银胶,干燥后的粉末状产物。用透射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)进行分析,结果表明制备的纳米银粉粒径在10~30 nm之间。该方法的制备周期约为5 h,产率可达70%~80%。

王银海[21]等以EDTA为配位体,在超声波下用电化学法制备了不同粒径的球形纳米银粒子,并用XRD、TEM和紫外可见光谱对它们进行了表征。结果表明AgN03溶液的浓度不同,制得的纳米银粒子的形状和粒径大小也不同。

廖学红[17]等以N’-羟乙基乙二胺-N,N,N’-三乙酸为配位剂用电化学方法制备出树枝状纳米银,并用XRD和TEM对该纳米粒子进行了表征,发现配体的存在是生成纳米粒子的关键,并且电化学法是制备银纳米粒子的优良方法,简单高效无污染。同时,他们还以EDTA为配位剂,用AgNO3溶液为原料,以超声电化学方法成功制备出类球形和树枝状两种不同粒径的银纳米粒子,并用XRD和TEM进行了表征。张韫宏[22]等在8~14层硬脂酸银L-B膜内,用电化学法制备了纳米尺度的超微银粒子,检测到球形纳米银粒子直径在2-3 nm之间。

1.6 研究内容

此法制备银纳米粒子是根据溶液中银离子在一定的电化学势窗下,可以发生氧化还原反应,被还原为银原子。在特定的电势下,选择合适的反应条件,正价的银离子可以被还原为零价态的银单质。在电化学反应进行的同时,电解液中存在的稳定剂(本实验为柠檬酸),将生成的银原子保护隔离起来,就能形成分散的银纳米粒子。其基本原理是:

阳极 4OH--4e- O2↑+2H2O

阴极 4Ag++4e- +稳定剂 4Ag/稳定剂

总反应 4AgNO3+2H2O 4Ag/稳定剂+O2↑+4HNO3

在合成银纳米粒子后用X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM ) 和纳米粒度仪、循环伏安法(C-V)对其进行表征。

二、实验部分

2.1 实验药品

药品厂家

硝酸银 (AgNO

3

, A. R. 级)国药集团化学试剂有限公司

柠檬酸 (C

6H

8

O

7

·H

2

O, A. R. 级)国药集团化学试剂有限公司

硝酸钾(KNO

3

,A. R. 级)国药集团化学试剂有限公司

无水乙醇(C

2H

5

OH, A. R. 级)国药集团化学试剂有限公司

超纯水上海和泰仪器有限公司

高纯石墨棒江苏中哲新材料科技有限公司2.2 实验仪器

仪器厂家

台式高速离心机(H1850)湘仪离心机仪器有限公司

电子天平(AL204)梅特勒-托利多仪器

电化学工作站(CHI660C)上海辰华仪器公司

电热恒温鼓风干燥箱(DHG-9140A)上海精宏实验设备有限公司超声波清洗器(SK1200E)上海科导超声仪器有限公司纳米激光粒度仪(BT-90)丹东市百特仪器有限公司

X射线衍射仪(XRD-7000)岛津公司

扫描电子显微镜(S-3000N)日立(HITACHI)

2.3 实验步骤

2.3.1 银纳米粒子的制备

使用天平准确称取4g柠檬酸(作为配位剂)和0.2g AgNO3于烧杯中,用量筒量取100ml超纯水搅拌直至完全溶解(可加入少量KNO3以加强溶液导电性),配成电解液。有一点要特别注意:实验所用烧杯需用超纯水反复清洗,以免粘附有Cl-与加入的Ag+反应生成AgCl沉淀。电极体系为石墨棒-石墨棒( mm )双电极体系,双电极体系的线路接法为工作电极夹在一根石墨棒上,对电极和参比电极一起夹在另一根石墨棒上,以烧杯为电解池。可在烧杯杯口加一杯盖,一方面能卡住电极以免晃动影响银纳米粒子的析出,另一方面能防止杂质落入,污染电解液。

以电化学工作站为电源,采用计时电位法(chronopotentiometry)的工作模式,在25 mA恒电流下电解40 min。电解开始后需密切注意电解池内现象,可观察到工作电极上有黑色蓬松物质生成,随时间推移逐渐长大,对电极上有细小气泡均匀冒出(为氧气)。待电解完毕后关闭电化学工作站,小心的将石墨棒取出,放置于干净烧杯中用超纯水冲洗使制得的银完全脱落下来,将烧杯放置于超声波清洗器中震荡使银颗粒充分分散开来以方便洗涤。吸取银悬浊液于离心管中,使用高速离心机(6500 r/min)离心15 min,离去上清液再分别用水及乙醇洗涤沉淀再次离心取沉淀重复两次。沉淀洗涤干净后取出放置于表面皿上,于烘箱中(40℃)干燥12 h,得产品,将产品收集保存。

2.3.2 银纳米粒子的表征

产物的表征:用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM ) 和纳米激光粒度仪对其进行表征。

XRD表征:将银纳米粒子粉末均匀的填装于载玻片上,铺满且表面平整,再将样品置于仪器中。仪器参数设置为:

Target = Cu

Voltage = 40kV

Current = 30mA

扫描速率为 2°/min ,扫描范围为 10°~ 80°,设置好后开始扫描

SEM表征:先将银纳米粒子粉末震荡充分分散开来,再用牙签挑取少量样品涂抹于载物台,使粉末铺平均匀。制样完成后放置于仪器中,分别在放大10000倍和20000倍情况下进行观察拍照。

纳米激光粒度仪表征:由于样品为粉末,所以必须先进行预处理才能测试。称取0.05 g银纳米粒子于容量为5ml的塑料胶囊内,然后往胶囊内加入5 ml超纯水,封闭胶囊后放置于超声波清洗器中进行超声震荡30 min,直至银粒子充分扩散制得银纳米粒子悬浮液。将制得悬浮液转移到石英比色皿中,再进行测试。

2.3.3 银纳米粒子的电催化活性测试

1). 取0.02 g石墨粉在表面皿中,加入5μL液态石蜡混合均匀,研磨至糊状,填入聚四氟乙烯管中,填装时要保证混合物无空洞且接触面平滑,在另一端插入铜丝作为导线制得碳糊电极。

2).向0.002 g银纳米粒子粉末中加入1 ml液态石蜡,将混合物封装于密闭容器中,放置于超声波清洗器中充分震荡30 min,制成均匀的银纳米粒子悬浮液。取0.02 g石墨粉在表面皿中,用移液器量取5μL悬浮液于石墨粉中混合均匀,研磨至糊状,填入聚四氟乙烯管中,同样的填装时要保证混合物无空洞且接触面平滑,在另一端插入铜丝作为导线制得银纳米粒子修饰的碳糊电极。

3).将电极浸入到亚铁氰化钾溶液中分别用循环伏安法测量两根电极反应的起始电势以及反应中通过电极的电流,记录数据并作图。

C-V参数设置为:起始电压-0.2V,最高电压1V,最低电压-0.2V,扫描速率0.05V/s,灵敏度10-4A/V。

三、实验结果及讨论

制得的银纳米粒子为灰黑色的固体粉末

3.1 X 射线衍射仪表征 0102030405060708090

500

1000

1500

200025003000

3500

4000

77.4464.5644.338.1(311)(220)(200)(111)

I n t e n s i t y (a .u .)2θ(degree )

图 1 银纳米粒子的XRD 衍射图

Fig .1 XRD diffraction of the Silver Nanoparticles

X 射线衍射测量可以用来确认银纳米粒子的存在还能估算其晶粒尺寸[23]。从图1可知曲线上的4个衍射峰分别出现在2θ=38.1°,44.3°,64.56°和77.44°。经过与标准图谱对照,表明它们分别对应于面心立方相金属Ag 的(111)、(200)、(220)和(311)晶面,从而可以判断样品为银结晶,且峰型清晰纯净无其他杂峰,这说明所制得的样品为立方结构的单相银纳米粒子,无其他杂质。银纳米粒子的平均晶粒尺寸可利用X 射线衍射峰Scherrer 公式进行计算:

D=kλ/bcos 2θ

D 为晶粒垂直于晶面方向的平均厚度(nm )

k 是Scherrer 常数,若b 为衍射峰的半高宽,则k =0.89;若b 为衍射峰的积分高宽,则k =1

λ为X 射线波长(Cu 靶),为0.154056 nm

b 为实测样品衍射峰半高宽

θ为衍射角,反映在2θ=38.1°,44.3°,64.56°和77.44°。计算后得到他们分别对应的银纳米粒子的粒径为18.5 nm,17.2 nm,25.4 nm,23.7 nm,则晶粒垂直于晶面方向的平均厚度为21.2 nm。

3.2 扫描电子显微镜(SEM)表征

A B

图2 银纳米粒子的SEM图第一组(图A为放大10k倍,图B为放大20k倍)Fig . 2 The first group of the SEM image of the silver nanoparticles (Figure A is Magnified 10K times, and the B is Magnified 20K times).

C

D

图3 银纳米粒子的SEM图第二组(图C为放大10k倍,D图为放大20k倍)

Fig . 2 The second group of the SEM image of the silver nanoparticles (Figure C is Magnified 10K times, and the D is Magnified 20K times).

其中图2为新鲜制备的银纳米粒子SEM图,图3为制备完成,放置一周时间后所拍的SEM图。

观察可知制得的银纳米粒子为松枝状晶体,晶型单一规律,形状匀称,大小较为一致,分散性良好。并且对比这四张图片,可以清楚地发现新制备的与放置一周时间的银纳米粒子的SEM图所反映出的形貌性质,两者几乎完全相同,没有明显区别,可以说明本实验的制备方法具有良好的重现性且制备出的产品性质稳定,一定时间内基本无变化。通过与SEM比例尺对比观察估算可知松枝状银纳米粒子的粒径在50-100 nm。本实验使用的配位剂为柠檬酸,它的存在非常重要,是纳米粒子的形成关键。前人的研究表明用电化学还原法合成银纳米粒子时, 如果未在AgNO3溶液中加入适量配位剂, 则无法生成银纳米粒子[17]。本人通过对照试

溶液,验也确实证实了这一点,在同样的实验环境下电解未加入柠檬酸的AgNO

3

可以清晰地观察到在石墨棒上析出的为银白色的大粒径的银单质颗粒,而不是灰黑色蓬松物质。这主要由于加入配位剂后,溶液中存在如下的配位离解平衡: Ag+ - 配位剂 Ag+ + 配位剂

在配位剂的作用下,溶液中游离Ag+ 被配位剂所包围并与之结合,Ag+的浓度得到控制, 从而使Ag+在电极上还原的速度间接的得到了控制, 以实现控制银原子生成速率,制备出纳米级别的银粒子。由于柠檬酸含有羧基氧等有强配位能力的原子, 可与Ag+产生作用, 所以能够达到上述目的。

同时合成的银纳米粒子形状也与所用配体的结构有关。柠檬酸含有羧基,仅在Ag+电解前起配位作用, 以此来控制一定的电解还原的速度。产生树枝状晶体的原因可能是粒子的分形生长, 即粒子在一定的范围内通过扩散、吸附过程, 持续不断生长, 最后长成松枝状晶体。查阅资料得知使用不同的配位剂所制得的银纳米粒子的晶体类型、晶型尺寸差别很大,廖学红等使用半胱氨酸作为配位剂,制作出来的银纳米粒子为球形[17]由此可知使用不同种类和不同结构的配位剂是实现人工控制银纳米粒子的形状和尺寸的有效手段。

3.3 纳米激光粒度仪测试

BT-90 纳米激光粒度分布仪测试结果报告

粒径大小和分布区域

图 4 银纳米粒子的大小和比例分布图

Fig. 4 Size and percentage distribution of Silver Nanoparticles

由纳米激光粒度仪测试出的数据可知,制得的银纳米粒子的平均粒径大小为157nm,粒径范围为125nm-199nm。此结果说明银纳米粒子的大小非常一致,粒径均匀分布在一个较小的范围内,晶型单一,成功控制住了粒子的尺寸和晶体结构,产品优良。

3.4 银纳米粒子的电催化活性测试结果

用循环伏安法分别对两根电极进行扫描得循环伏安曲线,如下图

-0.0010

-0.0008

-0.0006

-0.0004

-0.0002

0.00000.0002

0.0004

0.0006

C u r r e n t /A Potential/V

图 5 空白碳糊电极与用银纳米粒子修饰的碳糊电极的循环伏安曲线对比

Fig. 5 Comparison of cyclic voltammetry on carbon paste

electrode blankcarbon pasteelectrode with silver nanoparticles modified

A 为用银纳米粒子修饰的碳糊电极的循环伏安图

B 为空白碳糊电极的循环伏安图

从上述几幅图可以看出与空白碳糊电极相比用银纳米粒子修饰过的碳糊电极的C-V 曲线的起始电势更低,说明反应更容易进行;且电极电流更大,说明反应进行的越激烈。由此我们可以推测出银纳米粒子对碳糊电极的电化学活性是有影响的,能使其具备更优秀的电化学性能。

但观察曲线图可知修饰前与修饰后的区别较为微弱,给出的解释说服力也不是十分充足。介于本人的电化学知识与电化学实验手段有限,此次实验只是对银纳米粒子的电催化活性做一个初步的探索,更进一步的理解还有待于学习和研究。

四、实验结论

本文用电化学还原法,以柠檬酸为配位剂电解AgNO 3溶液成功的制备出了大小一致,晶型匀称,粒径在100nm 左右的松枝状的高纯度银纳米粒子,并用循环伏安法测试得出银纳米粒子对碳糊电极的电极性能有影响但还需探索。用电化学合成方法来制备银纳米粒子十分方便快捷安全环保,是一种很有用也很有前途的制备方法,此法可推广到制备其他金属纳米粒子中去,值得关注和持续开发。

致谢

首先要感谢我的导师时宝宪老师,没有时老师精心指导和关怀我无法完成这篇论文。从一开始论文题目的选定到实验内容的讨论再到最后毕业论文的撰写,时老师都给我提供了巨大的帮助与支持,在各个环节上时老师都倾注了大量的心血和智慧。在和时老师近半年的接触中,老师深厚的专业素质、敏锐的洞察力、一丝不苟的治学态度、强大的分析和语言组织能力使我受益良多,对于问题的判断总是能一针见血的指出来并提供行之有效的办法和指导,促使我精益求精。时老师严以律己、宽以待人的处世原则,也让我印象深刻,终生受益。

此外还要特别感谢我的班主任周晓荣老师的指导和耐心解答,还有在试验仪器和实验操作上,我们化环学院的老师给我提供了很大的便利和指导。在实验的研究探索过程中,马双双等一起奋斗在实验室的同学还有余祎学姐都给我提供了很大的帮助。在这里,我对你们表示感谢,谢谢你们所有人。

真心感谢一切支持、关心和帮助过我的人。

参考文献

[1] 张立德,牟季美纳米材料学[M],沈阳:辽宁科学技术出版社,1994,1-6

[2] 何彦达纳米材料的应用及展望[J],科技风,2010.1,(1):195-196

[3] 孙丽丽,盖轲纳米材料的特性及用途[J],锦州师范学院学报,2002.9,23(3):3-7 [4]彭丽玲纳米粉体表面改性的必要性和应用前景[J],船电技术,2011.3,31(3):35-37 [5] 王翠纳米科学技术与纳米材料概述[J],延边大学学报,2001.3,27(1):61-63

[6] 李泉,曾广赋等纳米粒子[J],化学通报,1995,6:30-34

[7] 费金喜等纳米技术的应用前景展望[J],丽水师范专科学校学报2001.10,23(5),14-18 [8] 余凤斌银纳米粒子的紫外光诱导生长[D],西北工业大学硕士学位论文,2007.3

[9]陈水挟,罗颖等银型抗菌活性碳纤维的结构及其抗菌性能的研究[J], 材料科学与工

程, 2001,19(4): 66-79.

[10] 耿涛等银纳米粒子的制备及表征[J],枣庄学院学报,2010.10,27(5):68-70

[11] 耿涛等溶剂热法制备银纳米粒子[J],宿州学院学报,2009.4,14(2):128-130 [12] 李敏娜等纳米银粒子制备及应用研究进展[J],化工进展,2008,27(11):1765-1768

银纳米粒子的制备及其能测试新

银纳米粒子的制备及其能测试新

毕业论文 论文题目:银纳米粒子的制备及其性能测试

目录 一、前言 (1) 1.1纳米粒子概述 (1) 1.2 纳米粒子的应用 (1) 1.3银纳米粒子概述 (2) 1.4 银纳米粒子的制备方法 (3) 1.5 研究现状 (3) 1.6 研究内容 (4) 二、实验部分 (5) 2.1 实验药品 (5) 2.2 实验仪器 (5) 2.3 实验步骤 (6) 2.3.1 银纳米粒子的制备 (6) 2.3.2 银纳米粒子的表征 (6) 2.3.3 银纳米粒子的电催化活性测试 (6) 3.1 X射线衍射仪表征 (7) 3.3 纳米激光粒度仪测试 (11) 3.4 银纳米粒子的电催化活性测试结果 (12) 四、实验结论 (13) 致谢 (14) 参考文献 (15)

摘要:随着科学技术的进步,银纳米粒子的研究开发也是日新月里的发展起来了。本文尝试了一种制备方法:用电化学还原法,以柠檬酸作为配位剂用电化学工作 溶液制得银纳米粒子。用扫描电镜观察所制得站在一定电流、时间内电解AgNO 3 的产品形貌状态,为松针状的晶体粒子,其粒径在50-100 nm之间,用X射线衍射仪分析了银纳米粒子的晶体结构及样品纯度,纳米粒度分布仪测试得出粒子的大小分布在125-199 nm范围内,并用制得的银纳米粒子修饰碳糊电极,测其C-V 曲线,对其电催化活性进行了初步探索。 关键词:银纳米粒子;电解;制备;表征

Abstract: With the progress of science and technology, the research and development of silver nanoparticles also developed very quickly. This paper attempts a preparation method:electricity chemical reduction method, using citric acid as complexing agent chemical workstation in a certain current, time electrolytic AgNO3solution obtained dendritic silver https://www.wendangku.net/doc/0e1091622.html,ing scanning electron microscope observed the product appearance, and it shows pine needle shaped crystal particles, the particle diameter between 50-100 nm, by X ray diffraction analysis the silver nanoparticles on the crystal structure and purity of the samples, nanoparticle size distribution tester that particle size distribution in the range of 125-199nm, and the prepared silver nanoparticles modified carbon paste electrode, measured C-V curve, to conduct a preliminary study of the electrocatalytic activity. Key words: silver nanoparticles;Electrolysis; preparation; characterization

银纳米粒子的合成

银纳米粒子的合成及其表征 一、实验目的: 1. 掌握银纳米粒子的合成原理和制备方法。 2. 掌握TU-1901紫外-可见分光光度计的使用方法并了解此仪器的主要构 造。 3. 进一步熟悉紫外分光光度法的测定原理。 二、实验原理: 纳米粒子是指粒子尺寸在纳米量级(1~100nm)的超细材料。由于其特有的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、量子隧道效应等,使其拥有完全不同于常规材料的光学性能,力学性能,热学性能,磁学性能,化学性能,催化性能,生物活性等,从而引起了科技工作者的极大兴趣,并成为材料领域研究的热点。成为21世纪最有前途的材料。 银纳米粒子,因其独特的光学电学性能,得到人们的关注。常用的制备方法分为物理法和化学法。化学法有溶胶-凝胶法、电镀法、氧化-还原法和真空蒸镀法等。本实验中我们利用氧化还原法合成银纳米粒子。银纳米粒子引起尺寸的不同,表现出不同的颜色。由黄溶胶和灰溶胶两种。可用紫外可见光谱表征。根据朗伯-比耳定律:A=εb c,当入射光波长λ及光程b一定时,在一定浓度范围内,有色物质的吸光度A与该物质的浓度c成正比。据此,可绘制校准曲线。并对样品进行测定。本实验我们利用氧化还原法合成黄溶胶,并对其进行表征。 三、试剂和仪器 TU-1901紫外-可见分光光度计,比色管 (1.5mmol/L),王水 硝酸银(1mmol/L),NaBH 4 四、实验步骤:

1、化学还原法制备纳米银: 2KBH4+2AgNO3+6H2O→2Ag+2KNO3+2H3BO3+7H2↑ (反应开始后BH4-由于水解而大量消耗:BH4-+H++2H2O→中间体→HBO2+4H2↑) 还原法制得的纳米银颗粒杂质含量相对较高,而且由于相互间表面作用能较大,生成的银微粒之间易团聚,所以制得的银粒径一般较大,分布很宽。 2、银纳米粒子的合成 1)制备银纳米粒子的玻璃容器均需在王水或铬酸溶液中浸泡,最后用去离子水洗涤几次。 (M=37.85)溶液。 2)配制50 mL 1.5mmol/L的NaBH 4 溶液置于冰浴中,在剧烈搅拌下,逐滴加入2.5 3)取15mL 1.5 mmol/L的NaBH 4 mL 1mmol/L的AgNO 溶液,继续搅拌30 min,制得黄色的银纳米粒子溶胶。 3 3、银纳米粒子的表征和测量 1)紫外可见光谱的表征 1. 启动计算机,打开主机电源开关,启动工作站并初始化仪器。 2. 在工作界面上选择测量项目(光谱扫描,光度测量),设置测量条件(测量波长等)。 3. 将空白放入测量池中,点击基线,进行基线校正。 4. 将合成的银纳米粒子放入样品池,点击开始,进行扫描。确定最大吸收波长。 5. 校准曲线的绘制 配制稀释不同倍数的银纳米粒子溶液(1,2,4,5倍),放入样品池,进行

纳米银粉的液相还原制备方法

纳米银粉的液相还原制备方法 摘要:纳米银粉因粒径小(1~100nm)、比表面积大、表面活性位点多、高导电性等优良特点,已被广泛用作各类电池的电极材料。本文综述了纳米银粉的液相还原制备及其各方面应用,对今后的发展趋势进行了展望。 关键词:纳米银粉、液相还原、制备 Liquid phase reduction method for preparing nanometer silver powder Abstract: Nanosilver powder has been widely applied in the electrode materials due to its small grainsize,large specific surface areas,many active sites Oil the surface,and high conductivity.This paper reviews the nanosilver liquid preparation and all aspects of application of the reduction, the future development trends are discussed. Key words:nanosilver powder、reduction in liquid phase、Preparation 引言 人类社会进入21世纪以来,高新技术发展迅速,特别是生物、信息和新材料等代表了高新技术的发展方向。在信息产业飞速发展的今天,新材料领域有一项技术引起了世界各国政府和科技界的高度关注,这就是纳米科技。[]6纳米材料被誉为21世纪最有前途的材料, 自20 世纪80 年代以来逐渐成为各国研究开发的重点, 引起人们极大的关注, 其应用已十分广泛, 在磁性材料、电子材料、光学材料以及高强、高密度材料的烧结、催化、传感等方而有广阔的应用前景。银纳米粒子不仅具有一般纳米粒子的性质, 作为贵金属纳米的重要一员, 具有独特的光学、电学、催化性质, 可广泛应用于催化剂材料、电池电极材料、低温导热材料和导电材料等。而且, 与其他金属纳米材料相比, 银纳米粒子具有最优良的导电性能和较好电催化性能, 将银纳米粒子修饰到电极上有着较大的应用价值和前景。因此, 研究纳米银的制备方法具有重要意义, 纳米银的制备及改进技术从纳米抗菌材料起始以来就成为研究者及开发商们广泛关注的热点。[]2 1、纳米银粉的基本概念和性质 纳米材料又称为超微颗粒材料,由纳米微粒组成。银粉是一种重要的贵金属粉末,广泛的应用于催化剂、抗菌材料、医药材料、电子浆料等领域。[]1纳米粉末是指尺寸范围为1~100nm的粉末,是介于单个原子、分子与宏观物体之间的原子集合体,是一种典型的介观

纳米银的制备与应用前景

纳米银的制备及其应用研究进展 华侨大学材料科学与工程学院 王健08应化0814131030 摘要:纳米材料是由纳米粒子组成的固体材料,自80时代纳米材料的概念形成后,这种材料就一直受到人们极大的关注,金属纳米材料是纳米材料的一个重要分支,它以贵金属金、银、铜为代表,其中纳米银的研究结果最多,本文主要参阅了中外09~11年的9篇纳米银的制备与应用相关文献筛选总结,并简述了近年来纳米银的制备方法及其应用研究进展,包括物理方法和化学方法。 关键词:纳米银粒子制备物理方法化学方法应用 引言 纳米粒子----也叫超微颗粒,粒径一般在1—100 nm之间,处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域。从通常的关于微观和宏观的观点看,这样的系统既非典型的微观系统,亦非典型的宏观系统,是一种典型人介观系统,介于原子、分子和宏观物质之间。随着对各种纳米粒子的不断深入研究,促进了纳米粒子在制药业、纺织业、物理、化学、农业等各领域的广泛应用。纳米银粒子是纳米粒子的一种。在各种金属纳米粒子中,纳米银粒子自从问世以来一直深受人们的关注,这不仅是由于其具有独特的电子特性,光学特性,机械特性和催化特性,并且具有良好的抗菌性、生物兼容性和表面易修饰等优点。因此,纳米银粒子是一种非常有用的纳米材料,可以用作照相制版、生物医用材料、化工的催化剂、陶瓷材料、导电浆料、污水处理、建筑材料、润滑剂、光吸收材料、涂料、传感器、高性能电极材料等。 纳米银粒子的制备方法有很多,人们借鉴已有的制备方法,已制备出各种粒径和结构的纳米银粒子,如球形纳米银粒子、纳米银块体材料、树状纳米银、银纳米管、银纳米带、银纳米链、银纳米立方体、银纳米双凌锥、银纳米线、银纳米三棱柱、银纳米片、银纳米盘等结构,如下图列出的几种:

水合肼还原法制备纳米银粒子的研究

水合肼还原法制备纳米银粒子的研究 应用化学杜运兴2080301 纳米银材料具有很稳定的物理化学性能,在电学、光学和催化等方面具有十分优异的性能,现已广泛应用于陶瓷和环保材料等领域[1].纳米银材料具有很稳定的物理化学性能,在电学、光学和催化等方面具有十分优异的性能,现已广 泛应用于陶瓷和环保材料等领域[2]. 联氨作为还原剂的最大优点是在碱性条件下还原能力非常强,其氧化产物是干净的N2,不会给反应产物引进金属杂质[4]。 本文对纳米银的性质进行简要说明,对目前采用水合肼在表面活性剂的保护下还原AgNO 3 ,制得粒径均一的纳米银粒子的实验原理及方法深入讨论,并对各影响因素分别论述,最后对纳米银粒子的应用前景进行展望。 1.纳米银粒子的性质 纳米银粒子具有量子效应、小尺寸效应和极大的比表面积,这使得其抗菌性能远大于传统的银离子杀菌剂。 纳米银由于具有很高的表面活性及催化性能而被广泛用作高效催化剂、非线性光学材料及超低温制冷机的稀释剂 纳米银溶液是纳米银的悬浊液,随浓度不同颜色也变化,随着浓度的增加颜色也逐步加深,从黄色至深红色。而液体中有颗粒,质地粗糙。2.纳米银粒子的制备 反应方程式 因为水合肼是弱电解质,在溶液中不能完全电离,在进行氧化还原反应时,只有较多过量才能使银离子的反应完全[3]。根据水合肼还原硝酸银的反应式: 2Ag++N 2H 4 +2H 2 O=2Ag+2NH 3 OH+ 等物质的量的反应物摩尔数之比为水合肼:硝酸银=1:4,按照过量的原则设计水合肼和硝酸银的摩尔比。 由于Ag+直接与水合肼反应过于激烈,所以有些实验中采用氨水作为络合剂,使Ag+与氨形成配合物,降低了Ag+的浓度,从而相应降低Ag+的氧化能力,使反

纳米颗粒生物的应用

多功能磁性纳米颗粒的介绍、制备及生物医药应用 摘要 纳米技术和分子生物的结合,发展了一个新兴的研究领域:纳米生物技术。磁性纳米颗粒是一类性能卓越的纳米材料,它具有可控的尺寸,在外形上易于改变,核磁共振现象中对比明显等特质。因此这些纳米颗粒在生物及医药领域得到了很广泛的应用,包括:蛋白质的纯化,药物输送,医学成像。 由于在生物医药领域,多模式功能具有潜在的利益,研究者们纷纷开始设计和制造多功能磁性纳米颗粒。现在有两种方法来制造基于磁纳米基础上的多功能纳米结构。第一个方法是分子功能化,包括依赖抗体、蛋白质,和给磁性纳米颗粒染色;另一种方法是整合磁性纳米颗粒的其他功能纳米成分,例如量子点,或金属纳米颗粒。正是因为他们可以显示几种功能协同和运输,而不是一种功能同时起效,这种多功能磁性纳米颗粒在生物医药领域的应用有着独特的优势。 我们先回顾一下多功能磁性纳米颗粒的设计和生物医药应用的几个例子。在多功能磁性纳米颗粒与适合的配体、抗体或蛋白质结合之后,生物功能磁性纳米颗粒显示出了高度选择性的结合。这些结果显示出了纳米颗粒可以应用于解决生物医药问题,例如:蛋白质纯化,细菌检测,褪毒素。使纳米颗粒与其他纳米成分结合在一起的混合纳米结构,显示出伴随着特征的顺磁性。例如荧光或加强的光学对比度。这一结构为强化医学成像和药物控制释放提供了平台。我们希望多组分磁性纳米颗粒的完整结构和特殊的结构特征的结合。可以吸引更多的研究兴趣并在纳米医疗中开辟出新的道路。 1.介绍 纳米技术和分子生物医药的结合是的一项新兴的研究领域——纳米生物科技蓬勃发展。纳米生物科技还未发现新材料过程、现象等提供了有利的机会,纳米级别的磁性材料有它们独特的优点,例如可以在生物医药应用上提供许多机会,首先磁性纳米材料可以传输从1-104nm数量级的固定尺寸的物质,因此他们的尺寸和性能的最优化可以很容易的与研究热点相匹配。其次外部的磁力可以制造纳米颗粒,这一“超距作用”为很多应用领域提供了巨大的优势。最后磁性纳米颗粒还在核磁共振图像对比度增强剂中起到了很重要的作用。因为磁性纳米颗粒的质子磁矩信号可以通过共振吸收所获得,最近已经合理的提出了生产单分散的、固定尺寸的磁性纳米颗粒(例:FePt、Fe3O4和γ-Fe2O3)的技术和流程。这一技术的提出使得磁性纳米颗粒的应用得以更广泛的研究,包括生物医疗领

银纳米材料的制备

银纳米材料的制备 (矿业学院矿物加工工程080801110265) 摘要为了更好的了解纳米银的制备,主要介绍了纳米银粉的特性、结构和分类;简述了纳 米银的制备方法;纳米银材料研究现状;展望了纳米银研究的发展方向,介绍了其应用领域。 关键词纳米银粉纳米银辐射γ射线电子束 Silver that the material preparation (institute of mining technology mineral processing engineering080801110265) Abstract In order to better understanding of the preparation of radiation,mainly introduces nanometer silver powder characteristics,construction and classification;discussed radiation preparation of method;nm silver of materials research at the present;the direction of the development of nanotechnology research silver, introduced the application domain. Key words nanometer silver powder radiation γ-ray electron beam 前言纳米粒子是指粒子尺寸在1~100nm之间的粒子,具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等特有的性质和功能[1]。金属纳米粒子是指组分相在形态上被缩小至纳米程度(5~100nm)的金属颗粒,这种新型纳米材料,其原子和电子结构不同于化学成分相同的金属粒子。纳米材料是一种新兴的功能材料,具有很高的比表面积和表面活性,例如,纳米银导电率比普通银块至少高20倍,因此,广泛用作催化剂材料、防静电材料、低温超导材料、电子浆料和生物传感器材料等[2]。纳米银还具有抗菌、除臭及吸收部分紫外线的功能,因而可应用于医药行业和化妆品行业[3]。在化纤中加入少量的纳米银,可以改变化纤品的某些性能,并赋予很强的杀菌能力。因此,研究纳米银粉的制备技术具有重要意义。 1 纳米银粉的特性及纳米银的结构 纳米银粉与普通粉相比,由于其尺寸介于原子簇和宏观微粒之间,因此也具有纳米材料的表面效应、体积(小尺寸)效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等许多宏观材料所不具有的特殊的性质[4]。 1.1.1 表面效应 纳米银粉是表面效应是指由大颗粒变成超细粉后,表面积增大,表面原子数目增多造成的效应,纳料银粉的表面与块状银粉是十分不同的。 1.1.2 体积效应 纳米银粉的体积效应是指体积缩小,粒子内的原子数目减少而而造成的效应。随着纳米

纳米银的制备及应用研究进展

湖南工程学院 课程论文 学院化学化工学院班级化工1103 姓名吴飞学号201106010305 课程论文题目纳米银的制备及应用研究进展课程名称学科前沿讲座 评阅成绩 成绩评定老师签名 日期:2014 年10 月11 日

纳米银的制备及应用研究进展 吴飞 (湖南工程学院,湖南湘潭 411100) 摘要纳米银具有独特的热光、电磁、催化和敏感等特性,具有广阔的应用前景,是金属纳来材料研究的热点.阐述了制备纳米银的方法,包括化学还原法!光化学还原法!模板法!溶胶一凝胶法! 微乳液法激光烧蚀法等,列举了纳米银在化学反应!光学领域!杭菌领域和作为杭静电材料的主要应用,简述了纳米银制备过程中存在的不足,展望了纳米银合成研究的发展趋势. 关键词纳米银制备方法应用 Research Progress of Preparation and Application of Silver Nanomaterial Wu Fei (Hunan lnstitute of Engineering,Hunan Xiangtan 411100) Abstract Silver nanomaterial, one of the most active researeh fields in the metal nanometer materials, has a wide arnge of applications because of its unique heat , light , electricity and magnetism , catalysis and sensitive features .The prePartion methods of silver nanoparticles are discussed ,including chmeical reduction , photoehmeical reduction ,template , sol-gel method, microemulsion , laser ablation method and so on.Their main applications of nano-silver in chmeical reactions , optical field, anti-bacterial field and anti-static materials are introduced.The shortages in the fabrica -tion process of silver nanomaterial are also outlined. The developing trends of the synthetic technique in the Preparation of the silver nanomaterials are Prospected. Key words silver nanoparticle,preparation,application 前言 纳米银是指粒径为1~100 nm的金属银单质,是一种新兴的功能材料。纳米银独特的热、光、电、磁、催化和敏感等特性引起了化学、物理和材料学家的广泛兴趣,特别是一维、二维的纳米银材料,例如,单分散的纳米颗粒、纳米线、纳米棒、纳米板材和纳米立方体等被认为在化学反应、抗菌和其它领域具有很大的潜在应用。 纳米银具有很高的比表面积和表面活性川,导电率比普通银至少高20倍,因此,广泛用作催化剂材料、防静电材料、低温超导材料和生物传感器材料等阅。另外,纳米银还具有抗菌功能,可应用于医药行业。因此,研究纳米银的制备方法具有重要意义。本文就近年来应用较多的纳米银的合成方法进行了评述,并对其应用作了简要的总结。 1纳米银的应用 纳米银粉基于其粉体粒径小,而具有比表面积大、表面活性点多、催化活性高、熔点低、烧结性能好等优点,此外,它还保留了金属银的导电性好、抗菌性能好,电铸银颜色光亮的优点,使得纳米银粉在热、电、光、声、磁和催化方面具有广阔的应用前景。 1.1纳米银应用于催化领域 纳米银粉由于粒径小、比表面积和表面能高、表面活性点多、表面原子的配位情况与颗粒内部原子有很大差异,具有优良的催化活性和反应选择性,可提高反应效率,因而其催化活性和选

化学还原法制备银纳米颗粒

Vol.25No.2安徽工业大学学报第25卷第2期April2008J.ofAnhuiUniversityofTechnology2008年4月 文章编号:1671-7872(2008)02-0120-03 化学还原法制备银纳米颗粒 晋传贵1a,姜山1a,陈刚1b,2 (1.安徽工业大学a.材料科学与工程学院;b.冶金与资源学院,安徽马鞍山243002;2.马鞍山钢铁股份有限公司技术中心,安徽马鞍山243000) 摘要:在70℃时采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和氢氧化钠的混合水溶液,利用葡萄糖还原硝酸银制备了银纳米颗粒。采用X射线衍射(XRD)、能量分散谱(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)对所制备的银纳米颗粒进行了表征。结果表明该法制备的银颗粒为纯的银纳米颗粒,呈球形,粒径分布集中在20~50nm之间。 关键词:银;纳米颗粒;化学还原法 中图分类号:O614.122文献标识码:A PreparationofSilverNanoparticlesbyChemicalReductionMethod JINChuan-gui1a,JIANGShan1a,CHENGang1b,2 (1.AnhuiUniversityofTechnologya.SchoolofMaterialsScienceandEngineering;b.SchoolofMetallurgyandResources,Maanshan243002,China;2.TechnologyCenter,Ma'anshanIron&SteelCo.Ltd.,Ma'anshan243000,China) Abstract:SilvernanoparticlesarepreparedbyreductionofaqueoussolutionofAgNO3inthepresenceofpolyvinylpyrrolidone(PVP)andNaOHatthetemperatureof70℃,glucosewasusedforthereductionagent.ThesilvernanoparticleswerecharacterizedbyusingX-raydiffraction(XRD),energydispersivespectrometer(EDS)andscanningelectronmicroscope(SEM).Theresultsshowedthatthesilvernanoparticlesproducedbythismethodarepureandsphericalwithnarrow-dispersedsizedistributionrangingfrom20nmto40nm. Keywords:silver;nanoparticles;chemicalreductionmethod 银纳米颗粒由于其优良的传热导电性、表面活性、表面能和催化性能,在电子、催化、光学等领域具有很大的潜在应用价值[1-2],越来越受到广泛的关注。近年来,银纳米颗粒制备技术迅速发展,制备方法多种多样。按反应条件,主要包括还原剂还原[3]、光照、电极电解、超声电化学法[4]、辐射化学还原法、微乳液法[5]等。这些方法有的工艺控制难度大、产物不稳定;有的设备较为复杂,难以批量化生产。化学还原法因其设备简单、操作方便,成为制备超细银粉的主要方法。本研究采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作保护剂和价格低廉、还原能力温和的葡萄糖作还原剂,用简单工艺制备银纳米颗粒。 1实验 称取15g葡萄糖和5gPVP,配制成300mL混合水溶液,利用氢氧化钠溶液调节其pH值至11;称取6g硝酸银配制成100mL水溶液。在恒温水浴锅中将上述溶液加热至70℃,将硝酸银溶液以30滴/min的速度均匀地滴加到葡萄糖混合溶液中,搅拌15min得到黑色悬浊液。将此悬浊液离心分离,所得固体沉淀用去离子水和无水醇各洗涤3遍,于50℃下真空干燥,得黑色粉末试样。采用日本理学Rigaku公司的D/Max-2500型X射线衍射仪表征样品的晶型和粒度;采用扫描电子显微镜(philips-xl-30)附属能谱仪测定样品成收稿日期:2007-09-18 基金项目:863项目资助(2006AA03Z466) 作者简介:晋传贵(1966-),男,安徽无为人,教授,博士。

各向异性银纳米材料的制备及生长机制研究进展

各向异性银纳米材料的制备及生长机制研究进展* 高敏杰1,孙 磊1,王治华2,赵彦保1 (1 河南大学特种功能材料教育部重点实验室,开封475004;2 河南大学化学化工学院环境和分析化学研究所,开封475004 )摘要 银纳米材料具有许多特异性能,在电学、光学、催化等领域得到了广泛应用,其性能在很大程度上受到形貌、尺度、晶体结构和结晶度等因素的影响,因而研究银纳米材料形貌和尺度的可控制备具有十分重要的意义。从水体系和非水体系两方面综述了液相化学还原法制备银纳米材料的研究工作进展, 详细论述了线(棒)形、片(盘)形、立方体形等特异形貌银纳米粒子的制备方法和实验条件;探讨了银纳米材料各向异性形貌的影响因素;提出了不同形貌银纳米晶的形成机理。分析指出晶种的晶型结构尤其是缺陷结构对晶体的最终形貌有很大影响; 加入表面修饰剂是防止银纳米颗粒团聚和控制形貌的有效方法。提出了此类研究目前存在的主要问题,展望了其发展方向和趋势。 关键词 各向异性 银纳米材料 液相化学还原 生长机制 中图分类号:O781;O648.1 文献标识码:A Progress on the Prep aration and Growth Mechanism ofAnisotrop ic Silver NanomaterialsGAO Minj ie1,SUN Lei 1,WANG Zhihua2,ZHAO Yanbao1 (1 Key Laboratory for Special Functional Materials of Ministry of Education,Henan University,Kaifeng  475004;2 Institute of Environmental and Analytical Sciences,College of Chemistry  and Chemical Engineering,Henan University,Kaifeng 475004)Abstract Due to their novel properties,anisotropic Ag nanomaterials have attracted much attention in recentyears.It is very important to control the size,shape,and structure of silver nanomaterials due to the strong  correla-tion between the parameters and the optical,electrical,and catalytic properties.The study advances on the prepara-tion of silver nanomaterials using chemical reduction method in aqueous and non-aqueous solution are reviewed,inclu-ding the synthesis of Ag nanowires,nanodisks and nanocubes,etc.The growth mechanism and influence factors forthe formation of anisotropic Ag  nanomaterials are concluded.It is found that the formation process is a joint functionof internal(crystal texture)and external(reaction parameter)factors.The structures of crystal seeds play an impor-tant role on the formation process of anisotropic morphology.The addition of surface modification agent is an effectiveapproach to control the particles morphology and restrain aggregation.At last,the shortages in the liquid phase reduc-tion method to synthesis of Ag anisotropic nanomaterials are analyzed and the developing trends of this field are pros-p ected.Key  words anisotropic,Ag nanomaterials,liquid phase chemical reduction,formation mechanism *国家自然科学基金( 50701016);中国博士后科学基金(2011M500787) 高敏杰: 女,1987年生,硕士研究生 孙磊:通讯作者,男,1975年生,副教授,硕士生导师,主要从事纳米材料的制备及性能研究E-mail:sunlei@h enu.edu.cn0 引言 银纳米材料由于具有特异的物化性质,在抗菌材料、传感器、光电材料等领域得到了广泛应用。研究表明,金属纳米材料的性能在很大程度上取决于粒子的形貌、尺寸、组成、结晶度和结构,理论上人们可以通过控制上述参数来精细调 节纳米粒子的性质[ 1,2] 。形貌是影响银纳米颗粒光学性质的主要因素 [3-6] ,不同形貌的纳米银,其表面等离子共振(Sur- face p lasmon resonance,SPR)光谱也不相同。球形银纳米颗粒对称性高,只有一个偶极子,表现为单一SPR峰;棒状银纳米颗粒有横向和纵向两个偶极SPR峰;银纳米立方体有3个SPR峰;三角形银纳米颗粒有弱的面外四极、面内四极和强的面内双极SPR峰。银纳米材料的其它物化性质亦受其 形貌及尺度的影响[ 7-10] 。这一现象引起了许多科学工作者的关注,不同形貌银纳米材料的制备及生长机理的报道也越来越多。 银纳米材料的制备方法有多种,目前主要有液相化学还原法、沉积法、电极法、蒸镀法、机械研磨法、辐射化学还原 · 54·各向异性银纳米材料的制备及生长机制研究进展/高敏杰等

银纳米粒子的合成和表征实验报告

银纳米粒子的合成和表征 一、实验目的 1、学会还原法制备银纳米粒子的方法; 2、熟练掌握TU-1901紫外分光光度仪测量吸收光谱; 3、锻炼实验操作能力以及根据实验现象分析原理,独立思考能力。 二、实验原理 1、化学还原法制备纳米银: 2KBH4+2AgNO3+6H2O→2Ag+2KNO3+2H3BO3+7H2↑ (反应开始后BH4-由于水解而大量消耗:BH4-+H++2H2O→中间体→HBO2+4H2↑) 还原法制得的纳米银颗粒杂质含量相对较高,而且由于相互间表面作用能较大,生成的银微粒之间易团聚,所以制得的银粒径一般较大,分布很宽。 2、TU-1902双光束紫外可见分光光度仪 测量原理:由于银纳米粒子的粒度不同,对于不同波长的光有不同程度的吸收,根据其吸收特性,即最大吸收峰对应的波长,可以判断粒子的大小。 银纳米粒子平均粒径与λmax: 平均粒径/nm <10 15 19 60 λmax/nm 390 403 408 416 三、实验仪器与试剂 仪器:电子分析天平、磁力搅拌器、量筒(5mL)、烧杯(一大一小)、移液管(5mL)、容量瓶(50mL)、比色管(50mL)、TU-1902双光束紫外可见光谱仪、滴管、洗瓶、洗耳球、手套等。 药品试剂:1mmol/L AgNO 3溶液、KBH 4 (固体)、蒸馏水、冰块等。

四、实验步骤、实验现象及数据处理 1、配制1.5mmol/L KBH4溶液 (1)减量法称取0.04gKBH4固体于小烧杯中,少量蒸馏水溶解,转移至 50mL容量瓶中,用蒸馏水洗涤并将洗液转移至容量瓶中(重复3次),用蒸馏水定容至刻度线,摇匀。得15mmol/L KBH4溶液。 (2)用移液管移取上述溶液5mL至50mL比色管,用蒸馏水定容至刻度线,摇匀。得1.5mmol/L KBH4溶液。 实验数据:m(KBH4)=22.6177g-22.5792g=0.0385g c1(KBH4)=m/(MV)=0.0385g/(53.94g/mol×50mL)=14.3mmol/L c(KBH4)=c1V1/V2=(14.3mmol/L×5mL)/50mL=1.43mmol/L 2、制备纳米银: 量筒移取15mL1.5mmol/L KBH4溶液于烧杯中,放入磁子,在冰浴、搅拌条 溶液,继续搅拌15min。 件下,逐滴加入2.5mL1mmol/LAgNO 3 现象:开始滴加AgNO 后溶液变黄,之后颜色逐渐加深,一段时间后变成黄 3 棕色。 3、银纳米粒子的表征 (1)测量银纳米粒子的吸收曲线: 光谱测量→设置测量参数→基线测量(蒸馏水)→样品测量→导出数据(得表1): 波长(nm) 吸光度A 波长(nm) 吸光度A 波长(nm) 吸光度A 500 0.716 430 0.903 360 0.877 495 0.721 425 0.939 355 0.837 490 0.727 420 0.972 350 0.794 485 0.733 415 1.013 345 0.753 480 0.74 410 1.03 340 0.712

晶种法制备银纳米材料

晶种法制备银纳米材料 本论文以10mmol/L硝酸银为前驱体,采用NaBH4为还原剂,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂制备了银纳米晶种,紫外检测结果表明在波长398nm处有典型的银纳米颗粒的吸收峰。以此银纳米晶种为一级晶种,采用抗坏血酸为还原剂,PVP为保护剂,以不同浓度硝酸银为生长母液,通过加入不同量晶种得到了各种不同形貌的银纳米晶体,并对产物进行扫描电子显微镜(SEM)和光电子能谱分析(EDX)等表征。SEM结果表明得到了花状、片状、单分散颗粒状等银纳米晶体,EDX结果表明产物是纯银纳米金属晶体,无其他杂质。实验中考察了晶种加入量和生长母液浓度对产物形貌的影响,通过控制各种因素从而达到对产物形貌的可控制备。 标签:晶种法;聚乙烯吡咯烷酮;抗坏血酸;银纳米材料;可控制备 1 概述 纳米材料是指在三维空间任何一个方向上处于1-100nm尺度的材料,而这样的材料通常表现出不同于宏观物体或者单个孤立原子的奇异特性,纳米材料的基本性能对尺度的依赖方式比较特别。银纳米颗粒由于其独特的物理化学性质而成为纳米科学研究的焦点之一[1-2]。Haruta[3]等发现负载于过渡金属氧化物上的银纳米颗粒在温度低至197K时也能对一氧化碳氧化反应具有催化活性,此后银纳米颗粒对于多种化学反应的催化潜力一直为学术界所关注。 1.1 银纳米材料的应用 目前银纳米材料的主要应用集中在三大块:开发新型纳米材料、提供纳米传感器的基础构件、构造纳米电子器件,而这些应用分别依赖于银纳米材料独特的化学性能,光学性能和电学性能。对于银纳米材料的光学性能的一个常用的领域是表面增强拉曼散射光谱[4]测试技术,金属银能大大提高拉曼光谱的灵敏度,因而可用在表面科学、单分子层分析、痕量分析、传感等等领域。 1.2 银纳米材料的化学制备 近十年来,国际上报道了大量的制备银纳米材料的方法,主要分为物理法与化学法两大类[5],其中化学法因其工艺简单,经济,对设备要求低,容易规模化等优势从而得以迅猛发展。结合各种方法制备的机理,特点以及重要性,可以将化学法分为四类:模板法,电化学法,晶种法,多元醇法和湿化学法。 1.3 本实验研究内容及意义 本实验以硝酸银为前驱体,采用NaBH4作为还原剂,以聚乙烯吡咯烷酮为保护剂制备了银纳米晶种,以此银纳米晶种为一级晶种,采用抗坏血酸为还原剂PVP为保护剂以不同浓度的硝酸银为生长母液,得到不同形貌的银纳米晶体。

纳米银的制备及其药效学研究

西北农业学报 2007,16(3):33~36 A cta A gr icultur ae Bor eali occidental is Sinica 纳米银的制备及其药效学研究* 邱 刚1,李引乾1*,芮亚培1,曹光荣1, 荆娜娜1,许登攀1,王 亮2 (1.西北农林科技大学动物科技学院,陕西杨凌 712100;2.林州市畜牧局,河南林州市 456550) 摘 要:利用液相化学还原法制备出粒径范围在1~100nm的纳米银颗粒,以电镜进行表征,进行纳米银的安全性、稳定性和药效学试验。试验证明纳米银颗粒具有良好的稳定性和分散性,安全无毒,对奶牛子宫内膜炎的3种病原菌大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌、链球菌均有良好的杀菌作用。 关键词:纳米银;安全性试验;稳定性试验;M IC;M BC 中图分类号:S859 文献标识码:A 文章编号:1004 1389(2007)03 0033 04 Study on Preparation of Nanometer Silver and Its Pharmacy QIU Gang1,LI Yin qian1*,REI Ya pei1,CAO Guang rong1, JING Na na1,XU Deng pan1and WANG Liang2 (1.College of An imal S ci Tech,Northw est A&F Un iversity,Yangling S haanxi 712100,China; 2.L inzhou Lives tock Bu reau,Linzhou H e nan 456550,Chin a) Abstract:T o produce nanom eter silver w ith high antibacterial activity,secur ity and stablility.Chem i cal reduction metho d w as applied.Prepare process:T he spherical nano meter silver w as pr epared w ith Ag NO3,N H3!H2O and H2O2under the existence of surfactant Po lyvinylpyrro lidone(PV P).?T he pr oduct w as observed by T ransmission Electron M icroscope(TEM).T o determine the antibac terial effect of nanometer silver to E.coli,Stap hy lococcus,Strep tococcus,antibacterial activity in vitro was car ried out.T he test o f stability w as done in ro om and norm al atm ospher e.T he test o f acute to xicity on chicken is conducted to ev aluate the security of nano meter silv er.The w ell crystallized nanometer silv er w ith even size could be produced by co ntro lling the reaction conditions.Further m ore,the nanom eter silver has hig h antibacter ial pro perty and bio logical security. Key words:Nanometer silv er;Preparation;Security test;Stability test;Pharm acy 纳米银(Nanometer silv er)是指粒径位于1 ~100nm之间的银簇,也称为超微银粒子,由几个到几十个银原子团聚在一起所形成。纳米银具有很强的抗菌活性,以其独特的抗菌机理,完全没有耐药性及其它毒副作用的优势,有望成为很有发展前途的新一代奶牛子宫内膜炎治疗药物。 1 材料与方法1.1 材料 1.1.1 仪器 磁力加热搅拌器(国华79 1型),烘箱,培养箱,SZ 93自动双重纯水蒸馏器, JEM1230型透射电子显微镜,电子天平,超净工作台(AIRT ECH),光学显微镜。 1.1.2 试剂硝酸银(天津市天感化工技术开发有限公司),30%过氧化氢(西安化学试剂厂),聚乙烯吡咯烷酮K30(西安富力化学厂),均为分析 *收稿日期:2006 09 01 修回日期:2006 12 08 基金项目:西北农林科技大学科技创新基金。 作者简介:邱 刚(1981-),男,汉族,硕士研究生,主要从事兽医药理学研究。 *通讯作者:李引乾。

相关文档