纳米氯化银溶胶的稳定性和变色研究

纳米氯化银溶胶的稳定性和变色研究

纳米氯化银具有较强的光激励能力，二氧化钛具有很强的杀菌效果。同时，由于其含有银离子，因此具有较强的杀菌效果。因此，纳米氯化银的应用前景广阔，尤其是在纺织领域。在纺织品上运用银抗菌剂主要有2种方法:一种是共混纺丝,但这种方法使得银离子被包裹在里面,无法露到纤维表面,因此杀菌作用弱,意义不大。另一种是后整理方法:在常温情况下,利用交联剂把银粒子整理到织物的表面,但这种方法成本很高,况且这样处理以后的织物透气性能差,使人穿上感觉不舒服。根据染整的理论,把纳米级的AgCl看作染料,利用织物纤维在一定温度下表面呈现空穴和缝隙(50nm左右)的特点,在温度降低时纳米AgCl就会牢牢地吸附在空隙中,这样处理的织物不仅能杀菌,而且能防止紫外线辐射并祛除人身体上的异味,这样的织物为功能织物。但把纳米氯化银整理在织物上需要在一定的温度下才能达到效果,因此,考察和了解纳米氯化银在不同温度下的行为对利用纳米氯化银对织物进行有效的整理具有指导意义。1测试1.1纳米agcl溶胶的制备首先制备表面活性剂,用电子分析天平按照质量比称取聚乙烯吡咯烷酮、木质纤维素和聚乙二醇,混合均匀。然后制备纳米AgCl溶胶。具体步骤为:首先配制适当浓度的NaCl溶液,用移液管量取一定量的NaCl溶液,按照完全反应的原则称取一定质量的AgNO3。再称取表面活性剂,质量为AgNO3的1倍。把称取好的表面活性剂和NaCl溶液一起搅拌进行溶解,搅拌时间为15min。把称取好的固体AgNO3用蒸馏水进行溶解,配成溶液。按照10滴/min的速度往加有表面活性剂的NaCl溶液中滴加AgNO3,即可生成白色的AgCl溶胶。滴加完毕后,再用蒸馏水把溶液配制到所需的浓度,同时用磁力搅拌器搅拌,反应时间为45min。在反应的过程中,同时加入过量1/2左右的NaCl溶液,使纳米粒子带电而不容易形成团聚。制备好的纳米AgCl溶胶经过一段时间会变褐色。这就是具有一定用处的纳米AgCl溶胶。溶胶的pH值为7±0.5。浓度的变化用溶胶的总体积变化来表示。把上述制备好的纳米AgCl溶胶分别在30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃加热,每次加热沸腾时间为15min。1.2纳米agcl溶胶的制备分别对30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃加热过的纳米AgCl溶胶用721型可见光分光光度计(岛津Shimadzu)进行分析。波长的选择从400nm开始,每隔25nm进行一次测试,测试到600nm结束。1.3测试用透射电镜(H-600A-2型)观察粒子的结构、团聚状况以及单个粒子的大小。用X射线衍射仪对纳米AgCl溶胶的体系进行分析。2试验结果与分析2.1复合溶剂对聚沉面下降10cm所需时间的影响分析pH值、NaCl用量、AgNO3加入速度、溶胶浓度、搅拌速率、表面活性剂/AgNO3(P/A)质量比等因素对纳米AgCl溶胶的影响,找出在温度一定的条件下溶胶体系的最佳稳定条件,利用溶胶在100℃处理15min后的聚沉面下降10cm所需时间作为判断数据。由表1数据可知,溶胶的浓度对胶体的稳定性影响比较大,浓度越小越稳定;NaCl用量和pH值对胶体的双电层的影响很大,而双电层对胶体的稳定有直接影响,可通过调节NaCl用量和pH值来控制胶体耐高温的性能;在这些条件中表面活性剂对胶体的影响最大,表面活性剂用量较小时,胶体稳定性好,用量较大时,稳定性较差。搅拌速率对胶体稳定影响不大。耐高温100℃的最佳条件为:pH值为6～7,AgNO3加入速度越慢越好,NaCl加入总体积为3.5mL,表面活性剂/AgNO3(P/A)质量比为1∶1,AgNO3加入速度和浓度应尽可能小。2.2不同温度下纳米溶胶的影响2.2.1温度区间的影响胶体在波长为500nm和550nm,从20～100℃的吸光度如图1所示。可以看出,随着温度的升高,胶体的吸光度迅速增加,其中有两个温度区间增幅比较大,这两个区间分别是40～50℃和70～100℃,这两个温度区间吸光度值的增加量在0.7左右,说明胶体在这两个温度区间聚集的活动非常剧烈。但在整个温度区间来看,胶体的聚集不是在很短的时间内完成的,而是一个随着温度的增加而聚集的缓慢过程。在这两幅图中也有两个较为平缓的区间,分别为20～40℃和50～60℃,说明在这两个区间,胶体聚集行为不明显。这是因为胶体在不同的温度下,受到动力学和热力学两方面的影响,颗粒同时发生聚集和扩散两个过程,特别是表面活性剂存在的条件下,它能包覆在纳米氯化银颗粒的表面,大大降低了胶体的表面势能,防止胶体的聚集。但随着温度的增加,胶体运动的动能增加,胶体颗粒有扩散的趋势。聚集和扩散是相互抑制的过程,在20～40℃和50～60℃这两个温度区间内,聚集和扩散达到平衡,颗粒的粒径不再发生很大的变化,但整体看,胶体是趋向聚集的。2.2.2纳米agcl溶胶的制备图2和图3是纳米AgCl溶胶在常温(25℃)和100℃处理10min后的形貌图。室温制备出来的纳米粒子粒径在25～40nm之间,并且纳米AgCl的粒径分布相对也比较均匀。在室温条件下,我们可以看到纳米AgCl颗粒球形表面被一层透明的有机分子所包裹,形成一个胶囊结构,这种结构可以有效降低纳米颗粒的热力不稳定性,并且产生一个空间位阻作用,防止胶体的聚集。纳米AgCl溶胶在经过100℃处理以后,纳米颗粒发生了聚集,粒径有明显的变化,粒径变大,由原来的25～40nm变为70～110nm。但对于100nm左右的颗粒,可以明显看到,它是由几个25～40nm的纳米粒子堆积而成的,不是一个完整的整体,并且不稳定,容易发生结构的改变。3关于溶解橡胶的颜色研究3.1ph值对agcl变色的影响将制备好的纳米AgCl溶胶在普通光照的情况下放置5～10min,就会看到溶胶变成棕褐色,并且随着时间的变化,溶胶的颜色进一步变化,最后完全变为黑色,此时的胶体变得非常不稳定,可以看到胶体有明显的分层,说明这时胶体的体系已经发生了变化,胶体发生了剧烈的聚集。对纳米AgCl溶胶变色的影响因素进行分析后认为,pH值对变色影响最大,结果如表2所示。从表2中可以看出,随着pH值的增加,溶胶的变化加快,而在pH值小于5的情况下,溶胶的变色受到了抑制。在pH值大于8的的情况下,溶胶中一部分AgCl和OH-反应生成了Ag2O,从而使溶胶的颜色变为黑色。研究发现,溶胶的浓度、表面活性剂的用量、电解质等因素对溶胶颜色变化影响不大,一般的变色时间为15min。3.2h值为7变色后的物质的表征为了判别溶胶体系的变化情况,利用X射线衍射仪对溶胶在pH值为7变色后的物质进行了分析,结果见图4。在该X射线衍射图谱中,高的峰为Ag的特征峰,低的峰为AgCl的特征峰,可以看到变色后的