化学还原法制备纳米银粒子及表征

1、化学还原法制备纳米银粒子及表征摘要：本文采用液相还原法以硼氢化钠作为还原剂，在十二烷基硫酸钠保护下合成了采用一次还原、二次还原制备不同粒径的纳米银，用傅立叶红外光谱(FTIR)、紫外可见分光光度计(UV-vis).荧光分光度计等对纳米银的进行了表征。结果表明：纳米粒子稳定，且二次还原粒径明显长大。关键词：纳米银化学还原法二次还原引言：纳米粒子一般指尺寸在仆m至之间的粒子，是处在原子簇和宏观体交界的过渡区域。从一般的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，是一种典型的介观系统。它具有一系列新异的物理化学特性，涉及到纳米材料中所忽略或根本不具有的基本物理化学问题。金属

2、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，其中因为纳米银具有很高的表面活性、表面能催化性能和电导热性能，以及优良的抗菌杀菌活性，在无机抗菌剂、催化剂材料、电子陶瓷材料、低温导热材料、电导涂料等领域有广阔的应用前景而得到最多的关注，如在化纤中加入少量纳米银，可以改善化纤制品的某些性能，并使其具有很强的杀菌能力；在氧化硅薄膜中加加少量的纳米银，可以使得镀这种薄膜的玻璃有一定的光致发性，用纳米银敷衍料涂烧伤创面及久治不愈的痔疮，可以收到良好的效果。由于纳米银的诸多应用使它的制备变得尤为重要。目前纳米银的制备方法主要有化学还原法、沉积法、电极法、蒸度法、机械研磨法、辐射化学还原法、

3、激光气相法、激光烧蚀法、微乳液法等。其中化学还原法因其设备简单、操作方便，节能而成为制备的主要方法。本研究采用聚乙烯毗咯烷酮(PVP)作保护剂，以抗坏血酸和硼氢化钠为还原剂，采用连续还原法制备银纳米粒子。一、实验目的：了解化学还原法制备金属纳米粒子的原理及纳米粒子的基本性质；了解相转移技术原理和催化剂对相转移的影响；二、实验原理：纳米粒子因其介观尺寸的粒径(1100)而具有不同于体相材料及单个分子离子体系的一系列独特的物理和化学性能。将其组装和排列成二维与三维功能结构，是一种制备具有新型性能的化学、光学和磁、电器件的潜在途径，在电子学、光学、信息储存、电极材料和生命科学等领域展现出诱人的应用前

4、景。对于纳米粒子的制备方法很多，因其中物理法操作复杂，对仪器和设备要求较高，而化学法具有简单易行和安全性高等特点，被大量釆用。特别是水相制备纳米粒子实验结果重复性好，通过改变实验条件可以调控粒子的浓度、形状及粒径分布。近年來，由于油溶性金属纳米粒子可作为有机反应催化剂，借助LB技术形成自组装单层膜等用途而被广泛关注。因为上述水溶性纳米粒子的水相制备技术较为成熟，所以人们通常釆用相转移方法把金属纳米粒子从水相中提取到有机相中，从而得到油溶性纳米粒子。金属纳米粒子发生电子能级跃迁对应的能量在紫外-可见光范围，一些金属纳米粒子在可见光区存在强烈吸收，因而具有鲜艳的颜色。当入射光频率达到电子集体振动的

5、共振频率时，发生局域表面等离子体振动，对应形成吸收光谱。通过研究紫外可见吸收光谱，可以获取粒子大小、形状、分散度以及粒子与周围介质的相互作用等大量信息。在透射电子显微镜实验中，可以检测纳米粒子的大小、形状、粒子数目、分散度等性质。而纳米金属表面形貌可以通过扫描电子显微镜观察或紫外吸收测试。三、仪器和试剂：仪器：透射电子显微镜，紫外可见分光光度计，电子天平，离心机，恒温鼓风干燥箱，电磁加热搅拌器，超声清洗器，棕色酸式滴定管，带塞的磨口三角瓶，表面皿，培养皿，烧杯，移液管，铁架台，试管刷，石英比色皿，Foimva膜铜网，碳膜铜网，直流稳压电流，电流表，电阻箱，工作电极(导电玻璃)，辅助电极(钳片电

6、极)，扫描电子显微镜。试剂：硝酸银(A.R.),氢氧化钠(A.R.),硼氢化钠(A.R.),油酸(A.R.),油酸钠(A.R.),异辛烷(A.R.),环己醇(A.R.),NaH2PO4.2H2O(A.R.),NaCl(A.R.),KC1(A.R.),MgCl26H2O(A.R.),A1C13(A.R.),CaCl2(粗盐)，高纯水,EDTA。四、实验步骤：（一）实验准备：先将0.1M氢氧化钠溶液按照2J的物质的量之比加入到IX10-M油酸溶液中，配成500nil1X1O_3M的油酸钠溶液，40C保存待用。分别配制2X10_2MAgNO3和1.6X10-2MNaBH4溶液。将等体积的油酸钠溶液和

7、NaBH4水溶液混合，制备25ml含5X10_,M油酸钠（低于油酸钠的临界胶束浓度）的8X10-3MNaBH4水溶液。用分析纯油酸钠配成1.25X10-3M溶液。（二）实验过程：1.水溶性银纳米粒子的制备在剧烈搅拌下于冰盐浴中将25mL2X10-3MAgNCh溶液滴加到25mL5X101M油酸钠（低于油酸钠的临界胶束浓度）的8X10-3MNaBH4水溶液中，滴加时间控制在30minZ内。随AgNOs的加入，还原剂水溶液颜色逐渐由无色变为浅黄色,最后变为棕黄色，即得到了银纳米粒子水溶胶。滴加结束后，保持体系在冰浴中继续搅拌35h,放置。油溶性银纳米粒子的制备首先将分析纯油酸钠配成1.25X10-

8、3M溶液。然后将5mL纳米粒子水溶胶和有机溶剂按照11混合，并加入一定体积新制的油酸钠溶液，剧烈搅拌lh,形成乳化体系。再向体系中加入一定量（2g左右）的无机盐（NaH2PO42H2O/NaCl/KCVMgCl26H2O/AICI3）来诱导纳米粒子进行相转移。继续搅拌23h,混合物自发地分层，上层为金黄色油溶性银纳米粒子，下层为无色水溶液。用分液漏斗分离出有机溶胶，并保存在带塞的磨口三角瓶中，室温放置。紫外光谱观察将纳米粒子溶胶用对应溶剂定量稀释6倍，然后在石英比色皿中用紫外可见分光光度计检测。粒子形貌表征（根据试验条件选作）将纳米粒子水溶胶和有机溶胶分别转移到Fonnva膜覆盖的铜网和碳膜铜

9、网上，然后用透射电子显微镜观察、拍照，记录照片放大倍数。用SEM观察导电玻璃上沉积银的表面形貌。五、结果处理和实验报告紫外可见吸收光谱以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，用点线图将多个曲线累加在一个谱图中。由紫外光谱讨论制得粒子的形状、分散度以及相应信息的來源，与同组釆用不同的相转移催化剂的同学的结果进行比较，说明不同无机盐对相转移效能的影响。於氏血）VK.OO油样空白油样样品TME照片采用透射电子显微镜观察水溶性和油溶性银纳米粒子的形貌，可与大组的并行的实验结果进行比较，说明不同合成条件下产物的形貌有何变化。在电镜照片上加注标尺，并统计超过100个纳米粒子的粒径，在Ongm软件中做出直方图。M)

10、、V-IIOkvDltvc*Keg.OOPC*HV-O.OkVDirctCOOOX图二Q)1H*-WHVDirectMug:l&MOOx图四图三其中图一、图三是环己烷在MgC12催化剂下油样的表征图，图二是环己烷在MgC12催化剂下水样的表征图，图四是异辛烷在CaC12催化剂下的油样表征图。六、结果与讨论本文釆用硝酸银为原料、硼氢化钠和抗坏血酸为还原剂、PVP为分子保护剂，采用一次还原，二次还原來制备纳米银颗粒。傅立叶红外光谱(FTIR)、紫外可见分光光度计(UV-vis).荧光分光度计等研究表明，一次还原，二次还原制备的纳米银颗粒的粒径不同，说明二次还原是在一次还原的纳米粒子的表面进行，此外PVP与纳米银之间有着一定的作用。七、小结通过对于银纳米粒子的制备与表征实验，对银纳米粒子有了进一步的认识，同时学会了如何运用化学还原法对银纳米粒子的表征，用到了一次还原，二次还原，红外光谱等方法进行观察。通过小组讨论，对实验的整体设计与进行有了深刻的了解，并对其中可能出现的问题查阅了相关的资料，使本次实验可以更加完善。参考文献：李亚栋，贺蕴普，等.银纳米粒子的制备及其表面特性研究