周浩銀納米顆粒的制備

1、銀納米顆粒的制備摘要：本文采用的是在溶液中制備納米銀顆粒，雖然制出的銀顆粒的形貌和大小不是很好控制，但是此種方法操作較為簡(jiǎn)便，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境要求也比較低。通過在低濃度的硝酸銀溶液中加入檸檬酸鈉來控制生成的銀納米顆粒的形貌，加入適量的分散劑以防止生成的銀顆粒團(tuán)聚并控制生成的顆粒的粒徑大小，并以硼氫化鈉作為還原劑，水浴加熱。由于一些外在的因素的影響，比如硝酸銀的濃度、分散劑的用量、反應(yīng)的溫度等，通過此方法制備出的銀顆粒的形貌不太均勻，粒徑也不是很小，但是對(duì)制備出的銀對(duì)硼氫化鈉和對(duì)硝基苯酚的混合溶液做催化實(shí)驗(yàn)，催化的效果還是可以的。關(guān)鍵詞：納米銀 PVP（聚乙烯吡咯烷酮 K-30） 檸檬酸鈉 硼氫化

2、鈉 聚乙二醇 0、 引言從本世紀(jì)初開始，銀納米顆粒因其在抗菌、光學(xué)、催化、電子學(xué)及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景而獲得了科研人員的極大關(guān)注。目前制備銀納米顆粒分為負(fù)載型和膠體溶液型兩種。傳統(tǒng)的制備方法中，負(fù)載型銀納米顆粒的載體合成過程相對(duì)復(fù)雜；膠體型銀納米顆粒多依靠大分子表面活性劑維持溶液體系穩(wěn)定，而過強(qiáng)的表面活性劑對(duì)銀顆粒的反應(yīng)活性及體系的應(yīng)用性能會(huì)產(chǎn)生不良影響。1、 實(shí)驗(yàn)1.1原料硝酸銀（AgNO_3>99.8%)，檸檬酸鈉，聚乙烯吡咯烷酮K-30（PVP)，聚乙二醇，硼氫化鈉。1.2實(shí)驗(yàn)方法1.2.1制備首先將30mL 1mmol/L硝酸銀水溶液溶液、0.04g檸檬酸鈉、0.02

3、gPVP和30mL聚乙二醇加入一個(gè)250mL的燒杯，然后加入磁力攪拌子，在40度水浴中加熱攪拌二十分鐘，使得藥品充分混合。最后邊攪拌，邊慢慢滴加30mL 2mmol/L硼氫化鈉，隨著硼氫化鈉溶液的加入，反應(yīng)溶液逐漸由剛開始的乳白色慢慢變?yōu)橥咙S色。1.2.2表征與測(cè)試 用UV-3150型紫外-可見光光度計(jì)分析銀的光學(xué)性質(zhì)，將銀溶液3mL加入石英比色皿中后，置于光譜儀樣品槽中測(cè)量，通過吸收曲線反映銀粒子的形貌，還有均一程度；在對(duì)銀溶液做催化測(cè)試，由催化速率的快慢，可以反映出銀粒子的粒徑大小。（催化所用的試劑：1.7mL 0.15mmol/L硼氫化鈉和2mL 0.2mmol/L對(duì)硝基苯酚）2、 結(jié)果

4、與討論2.1反應(yīng)物濃度對(duì)制備的銀顆粒的影響成比例的改變硝酸銀、檸檬酸鈉、PVP和硼氫化鈉的用量，在相同的反應(yīng)條件下，通過比較得出不同濃度的反應(yīng)物濃度對(duì)制備的銀的粒徑和分布的影響，見圖1（圖1中，紅線為低濃度（0.01mol/L）下制備的銀顆粒的分光測(cè)試曲線；黑線為高濃度（0.1mol/L）下制備的銀顆粒的分光測(cè)試曲線。）圖1 不同硝酸銀濃度的吸收曲線通過圖形的對(duì)比，得出結(jié)論：當(dāng)反應(yīng)物濃度較低時(shí)，制備出來的銀的粒徑比較均勻，造成這一現(xiàn)象的原因可能是濃度太高導(dǎo)致生成銀顆粒的速率太快，從而發(fā)生了團(tuán)聚，使得分光計(jì)測(cè)出的粒徑不均勻。2.2分散劑種類不同對(duì)銀的粒徑的影響固定硝酸銀、檸檬酸鈉和硼氫化鈉的用量

5、，分別試用PVP或者聚乙二醇或者PVP和聚乙二醇的混合溶液作為分散劑，比較三種分散劑對(duì)銀粒徑的影響，見圖2（圖2中，a為只加入PVP作為分散劑的，b為加入PVP和聚乙二醇的混合溶液作為分散劑的，c為只加入聚乙二醇作為分散劑的。）圖2 不同種類分散劑的吸收曲線通過對(duì)圖2的分析，得出結(jié)論：在本實(shí)驗(yàn)的操作下，聚乙二醇的分散效果比PVP的分散效果要好，在原本用單一PVP做分散劑的實(shí)驗(yàn)中加入聚乙二醇之后，所制備的銀的粒徑的均勻程度得到了顯著的提高，但是由于時(shí)間原因，沒有對(duì)兩種分散劑做更深一步的探討，比如有可能是因?yàn)閮煞N分散劑的用量的不同才引起了這種不同的效果。2.3反應(yīng)溫度對(duì)銀粒徑的影響固定反應(yīng)物的用量

6、和比例，和反應(yīng)物的加入次序，和反應(yīng)物的加入方式，只改變反應(yīng)的溫度，通過對(duì)生成的銀顆粒進(jìn)行測(cè)試，得出溫度的影響，見圖3（圖3中，a為在40下制備的銀顆粒，b為在50下制備的銀顆粒。）圖3 不同溫度的吸收曲線由圖3，我們可以得出結(jié)論：溫度越低，生成的銀的粒徑大小越均勻。溫度越低，反應(yīng)速率越慢，再加上在滴加硼氫化鈉時(shí)，滴加速度緩慢，快速攪拌，反應(yīng)比較均勻，所以生成的銀顆粒比較均勻。由于所做實(shí)驗(yàn)次數(shù)不多，而且選取的溫度只有兩種，所以所得到的結(jié)論還需要做進(jìn)一步論證。2.4分散劑用量對(duì)銀粒徑的影響固定硝酸銀、檸檬酸鈉和硼氫化鈉的用量，控制反應(yīng)條件不變，改變PVP的用量，再分別對(duì)所制備的銀溶液做分光測(cè)試，測(cè)

7、試結(jié)果見圖4（圖4中，a為使用了0.15gPVP所制備出的銀，b為使用了0.02gPVP所制備出的銀。）圖4 不同分散劑用量的吸收曲線通過比較得出結(jié)論：PVP的用量也不能太多，要控制適當(dāng)?shù)腜VP用量，太多的話，可能會(huì)干擾銀顆粒的生成，影響其形貌；但是由于所作實(shí)驗(yàn)的次數(shù)有限，沒有通過實(shí)驗(yàn)得出最佳用量。2.5硼氫化鈉采取不同的滴加方式對(duì)銀粒徑的影響控制反應(yīng)物用量不變和環(huán)境不變，改變硼氫化鈉的滴加方式，對(duì)生成的銀顆粒測(cè)試比較，最終得出相對(duì)好的反應(yīng)方式，見圖5（圖5中，a為手動(dòng)滴加硼氫化鈉制備出的銀，b為通過吊水瓶緩慢滴加制備的銀。）圖5 不同滴加方式的吸收曲線通過對(duì)曲線的觀察，發(fā)現(xiàn)：通過吊水瓶緩慢滴

8、加的方式反應(yīng)而制備出的銀顆粒粒徑大小比較均一，而通過人工滴加方式反應(yīng)生成的銀顆粒粒徑大小不均勻；吊水瓶滴加可以控制硼氫化鈉勻速滴入，使得反應(yīng)的進(jìn)行也是勻速的，而人工滴加就達(dá)不到這種效果。3、 催化1.7ml 0.15mmol/L 硼氫化鈉與2ml 0.2mmol/L對(duì)硝基苯酚混合后，加入剛剛制備的銀溶液若干，搖勻，放入比色皿中，然后通過紫外光分光計(jì)測(cè)試，通過對(duì)溶液測(cè)試曲線的峰值的下降速率，得出催化效果的好壞。這也是衡量制備出的銀顆粒的好壞的一種測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。3.1不同反應(yīng)物濃度下制備出的銀對(duì)催化的影響控制反應(yīng)條件不變，催化劑的用量不變，用不同濃度下制備出的銀溶液做催化實(shí)驗(yàn)，通過比較催化的時(shí)間長(zhǎng)短得

9、到哪一種銀的催化效果更好，見圖6和圖7（圖6是0.1mol/L硝酸銀制備出的銀，圖7是0.01mol/L硝酸銀制備出的銀。）圖6 0.1mol/L硝酸銀制備出的銀的催化吸收曲線圖7 0.01mol/L硝酸銀制備出的銀的催化吸收曲線通過比較得出結(jié)論:在低濃度下制備的銀顆粒的催化效果比較好，由此也印證了2.1中的結(jié)論，低濃度下制備出的銀的粒徑相對(duì)要小一點(diǎn)，從而催化效果會(huì)好一些。3.2銀溶液用量對(duì)催化的影響控制反應(yīng)條件不變，改變銀溶液的用量，分析比較其催化效果，見圖8和圖9（圖8 滴加5滴銀溶液，圖9 滴加2滴銀溶液。（一滴大約為0.125ml）圖8 5滴銀溶液的催化吸收曲線圖9 2滴銀溶液的催化吸

10、收曲線結(jié)論：銀溶液的用量對(duì)催化效果影響不大，但是總的趨勢(shì)是用量越多催化效果越明顯，其中可能是因?yàn)橛昧慷嗔酥螅y顆粒的量也多了，從而影響了催化的效果。3.3不同溫度下制備出的銀的催化效果控制催化劑的用量和初始混合溶液的用量，在相同的反應(yīng)條件下，分別用在不同溫度下制得的銀溶液進(jìn)行催化，然后比較他們的催化效果如何，見圖10和圖11（圖10為40下制備出的銀，圖11為50下制備出的銀。）圖10 40時(shí)的催化吸收曲線圖11 50時(shí)的催化吸收曲線由圖象可知，在40下制備出的銀顆粒，催化效果比50下制備出的好一些，但是由于只做了這兩種溫度下的實(shí)驗(yàn)，而且效果也不是特別明顯，所以不能得出溫度對(duì)銀顆粒的影響，若

11、要得到一些普遍的結(jié)論，還需做進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)。3.4不同分散劑下制備出的銀的催化效果控制反應(yīng)條件不變和反應(yīng)物用量不變，只改變催化劑，分別用在不同分散劑下制備出的銀溶液做催化，通過儀器分析其催化效果，見圖12、圖13和圖14（圖12為只用PVP作為分散劑的，圖13為只用聚乙二醇作為分散劑的，圖14為PVP和聚乙二醇混合作為分散劑的。）圖12 單一PVP下制備的銀的催化吸收曲線圖13 單一聚乙二醇下制備的銀的催化曲線圖14 混合分散劑下制備的銀的催化吸收曲線由圖象比較，可以得出結(jié)論：?jiǎn)渭兊挠肞VP或者用聚乙二醇的時(shí)候，聚乙二醇下制備的銀的催化效果好一些，而兩種分散劑混合下制備的銀的催化效果，會(huì)更好一些

12、，但是有可能是因?yàn)榉稚┑牧吭黾恿?，?duì)生成的銀顆粒有影響，還需要進(jìn)一步研究。4、 實(shí)驗(yàn)的總結(jié)和改進(jìn)通過本次實(shí)驗(yàn)，基本可以知道:(1)硝酸銀濃度不能太高，濃度太高反應(yīng)劇烈，而且還會(huì)出現(xiàn)很嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象；(2)PVP的用量不能太少也不能太多，太少了分散效果不好，會(huì)出現(xiàn)團(tuán)聚，而PVP用量太多時(shí)，又會(huì)對(duì)一顆粒的形貌生成有一定的影響，使得一些特殊形貌的銀不能很好的生長(zhǎng)，在分散劑的選擇方面，聚乙二醇相對(duì)PVP來說，分散效果會(huì)好一點(diǎn)；反應(yīng)時(shí)應(yīng)采用緩慢滴加的方式進(jìn)行，這樣可以保證制備出的銀顆粒粒徑比較均勻，也防止了濃度太大，反應(yīng)快速進(jìn)行，生成的銀顆粒粒徑太大的后果。分析與改進(jìn)：由于本次實(shí)驗(yàn)操作的次數(shù)不是很多，

13、所以本實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論，也只是一些初步結(jié)論，還需要日后做進(jìn)一步研究。實(shí)驗(yàn)中由于條件原因，所以并不能排除一些干擾因素，比如在空氣進(jìn)行，是否空氣中的氧氣對(duì)它也有一定的影響；反應(yīng)用的燒杯會(huì)不會(huì)有一些殘留物，對(duì)銀顆粒的生成有影響；硼氫化鈉會(huì)發(fā)生水解，可能在反應(yīng)的過程中已經(jīng)部分水解了，從而影響了反應(yīng)；由于實(shí)驗(yàn)在水浴下進(jìn)行，而最近室溫都在30左右，那么低于30的情況就無法進(jìn)行測(cè)試了。在催化中由于放置時(shí)間比較長(zhǎng)，可能有一部分硼氫化鈉已經(jīng)水解，所以催化到最后都沒有達(dá)到峰值為0，這一因素嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。在今后的實(shí)驗(yàn)中要在燒杯的清潔方面做好工作，以防止雜質(zhì)對(duì)銀顆粒的影響，還有是要考慮如何防止硼氫化鈉的水解，是否可以通過其他還原劑代替，盡量減少實(shí)驗(yàn)室環(huán)境對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。參考文獻(xiàn)1何鑫,張梅,尹荔松等.多形貌納米銀的研究進(jìn)展,材料導(dǎo)報(bào)(綜述篇), 2009,23(4);36-412張鶯.納米催化劑的制備和最新應(yīng)用研究進(jìn)展，山西大同大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2008 ,24(4);29-323汪斌，蔡亞，熊潔羽.聚乙二醇在銀粉制備中的應(yīng)用，化工時(shí)刊,2010,24(1);9-314 Y