[發明專利]一種在水溶液里制備金屬銀納米結構的方法

有效

• 申請號: 201210024005.9
• 申請日: 2012-02-03
• 公開（公告）號: CN102554258A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 楊萍;張玉蘭;馬謙;曹永強;張愛玉
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 李桂存

技術領域

本發明涉及一種在水溶液里制備金屬銀納米結構的方法，屬于納米銀制備技術領域。

背景技術

不同形貌的銀納米結構由于其在納米電子學、磁學、生物傳感器、數據存儲、催化、表面增強拉曼光譜以及抗菌等方面的潛在應用已成為一個非常活躍的研究領域。納米材料研究的熱點已逐漸從納米材料的制備轉向納米功能器件的開發,納米器件的日趨微型化和復雜化對納米材料的形貌的多元化提出了更高的要求。金屬納米材料的性能很大程度上取決于粒子的形貌、尺寸、組成、結晶度和結構。因此，形貌與尺寸可控的銀納米結構的制備顯得十分重要。例如，球形銀納米顆粒的粒徑小、粒度分布窄，是具有良好導電性的材料，可以作為優良的電極材料。因此，制備規則的球形銀納米材料，對提高電池的性能很關鍵。但是目前關于制備尺寸可控的銀納米球的報道較少，因此合成尺寸可控的銀納米球具有一定的意義。片狀銀納米結構之間的接觸是面接觸或線接觸，所以電阻相對較低，導電性較好，使它們表現出與球形粒子截然不同的光學性質。而且片狀銀納米結構的比表面積較大，表面能較低、抗氧化性強，比其它形貌的納米結構穩定，在催化、表面增強拉曼光譜、金屬增強熒光光譜、紅外熱療、生物標記、納米導電膠電子封裝材料等領域具有極大的應用價值。目前,?片狀銀納米結構的制備方法主要有光誘導法、熱轉化法、模板法和溶液法等，其中光誘導法、熱轉化法和模板法操作比較復雜,?產率較低,?而水溶液法產量高、成本低,?操作較簡便,?是目前低成本制備銀納米片的常用方法。例如，Roh?(Langmuir?2010,?26?(14),?11621-11623)組采用檸檬酸鈉穩定的氧化還原方法合成了銀納米片，但是最終產物的形貌不規則，而且尺寸的調節范圍比較窄（42-22.9?nm）。Stamplecoskie?(J.?AM.?CHEM.?SOC.?2010,?132,?1825-1827)?組采用檸檬酸鈉穩定的光化學方法合成了片狀銀納米結構，但是最終產物的形貌不規則，尺寸不可控。立方塊狀及線狀銀納米結構多采用多羥基還原法，水溶液合成對該類銀納米結構的合成提供了簡單高效的途徑，具有成本低，環保，節約資源等優點，而且制備過程可重復性好，容易控制。

發明內容

針對現有技術中存在的納米銀形貌不規則、尺寸單一、操作復雜等缺點，本發明提供了一種在水溶液里制備金屬銀納米結構的方法，該方法可以制備形貌、尺寸可調的金屬銀納米結構，操作簡單，不需惰性氣體保護、反應溫度低、重復性好。

本發明利用硼氫化鈉還原法一步制備合成不同形貌的銀納米結構，反應在水溶液中進行，過程簡單，重復性好，具體技術方案如下：

一種在水溶液里制備金屬銀納米結構的方法，包括以下步驟：

（1）???前驅物水溶液的制備：將硝酸銀水溶液與還原性化合物混合，然后加入堿金屬鹵化物和吡咯烷酮穩定劑，攪拌均勻后再加入硼氫化鈉，攪拌得到均勻的前驅物水溶液；

（2）???銀納米結構的生長：采用下述a或b方法中的任一種繼續處理前驅物水溶液，制備不同形貌的銀納米結構：

a.???????將步驟（1）的前驅物水溶液在50～105?℃下恒溫反應3～100?h；

b.??????取步驟?(1)?所述的前驅物水溶液，保持其溫度在50～105℃，然后緩慢注入硝酸銀水溶液，注入完畢后繼續反應5～50?h；?

（3）???步驟（2）反應結束后，將反應液離心分離、洗滌，得到不同形貌的銀納米結構。

上述制備方法中，所述還原性化合物為檸檬酸鈉、抗壞血酸或溴化十六烷基三甲基胺；所述吡咯烷酮穩定劑為聚乙烯吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、乙烯基吡咯烷酮或2-吡咯烷酮；所述堿金屬鹵化物為氯化鈉、氯化鉀、溴化鈉、溴化鉀、碘化鈉或碘化鉀。

上述制備方法中，步驟（1）中，硝酸銀：堿金屬鹵化物：還原性化合物：吡咯烷酮：硼氫化鈉的質量比為0.1～10?:?0～6?:?0～10?:?1～100?:?0.001～1。