一種單分散均勻粒徑銀納米顆粒的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及貴金屬納米材料領域，具體涉及一種單分散均勻粒徑銀納米顆粒的制備方法。本發(fā)明開發(fā)了一種單分散均勻粒徑銀納米顆粒的制備工藝。無需微波、超聲等設備輔助，通過簡單的一步快速化學反應，即可獲得所需的銀納米顆粒。該方法無需昂貴的制備設備，過程工藝簡單可控，反應溶劑環(huán)境友好，反應條件溫和，為銀納米顆粒材料提供了一種低成本、短周期、可工業(yè)化實施的新技術。
【專利說明】一種單分散均勻粒徑銀納米顆粒的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及貴金屬納米材料領域，具體涉及一種單分散均勻粒徑銀納米顆粒的制備方法。
【背景技術】
[0002]貴金屬納米粒子因其獨特的性質和潛在的應用成為近年來研究的熱點。其中銀納米顆粒由于具有獨特的光學、電學和催化性質，在電子、化工、生物、軍工等諸多領域有著廣泛的應用價值。據(jù)不完全統(tǒng)計，用于武器裝備的電磁屏蔽涂料每年需求量超過600噸(含銀30%左右)；而用于電子印刷的高性能漿料每年需求量超過200噸(含銀50%左右)；又由于銀納米顆粒具有表面等離子體共振效應，在光伏電池、LED照明、生物醫(yī)學檢測分析上也有著誘人的應用前景。
[0003]關于銀納米顆粒的制備方法，目前主要分為物理法、化學法、生物法等。其中，化學法由于具有操作簡單、易控制、適合大批量生產等優(yōu)勢，是應用最廣的一種制備手段。具體又可分為化學還原法、光還原法、微波輔助還原法、電化學法、超聲波化學法、微乳液法等等(M.Rycenga, C.M.Cobley, J.Zeng, W.Y.Li, C.H.Moran, Q.Zhang, D.Qin, andY.N.Xia, "Controlling the Synthesis and Assembly of Silver Nanostructures forPlasmonic Applicat1ns", Chem.Rev., 2011, 111: 3669-3712)。為了使制備的銀納米顆粒具有優(yōu)異的性能和良好的可靠性，有幾個關鍵技術亟待解決，其中最主要的在于保持顆粒粒徑均一性、分散穩(wěn)定性。尤其對于小尺寸銀納米顆粒，由于具有較高的比表面積和化學活性，利用簡單的化學還原法很難解決顆粒之間的團聚問題。
[0004]為了獲得均勻粒徑、高分散性的銀納米顆粒，研究者們采取了多種實現(xiàn)途徑改進顆粒的化學制備工藝，如引入多步化學反應、緩和反應速率、以及采用超聲或者微波設備進行輔助等(H.S.Li, H.B.Xia, D.Y.Wang, and X.T.Tao, "Simple synthesis of monodisperse,quas1-spherical, citrate-stabilized silver nanocrystals in water^, Langmuir, 2013,29:5074-5079)。然而上述方法不僅大大增加了制備周期和成本同時也增加了工藝的不可控性。因此，如果能通過簡單的一步化學反應，得到單分散均勻粒徑銀納米顆粒，無疑會大幅提高銀納米顆粒的批量化生產能力，對其工業(yè)化應用起到重要推動作用。

【發(fā)明內容】

[0005]為了解決已有的銀納米顆粒制備工藝中存在的問題，本發(fā)明提供了一種簡單快捷的單分散均勻粒徑銀納米顆粒的制備方法。
[0006]一種單分散均勻粒徑銀納米顆粒的制備方法，其制備過程為:
[0007]1)將硝酸銀溶于乙二醇中，充分攪拌至完全溶解，得到0.03g/L的硝酸銀澄清溶液；
[0008]2)在10ml三口燒瓶中將4_8g聚乙烯吡咯烷酮溶于25ml乙二醇溶液中，快速攪拌，將溶液加熱至120°C ;[0009]3)以5ml/秒的速度向燒瓶中注入5ml上述硝酸銀溶液，保溫30min后，使用冰水
降溫至常溫；
[0010]4)用丙酮離心洗滌后即得到納米銀溶膠，干燥后可得納米銀顆粒。
[0011]利用本發(fā)明方法制備的銀納米顆粒具有如下優(yōu)點:
[0012]1.可以簡單快捷地制備出單分散均勻粒徑的銀納米顆粒，只需一步化學反應即可實現(xiàn)。
[0013]2.不需要復雜的輔助制備設備，成本低廉。
[0014]3.制備的銀顆粒溶膠穩(wěn)定性好，可以長期存放，多次使用。
[0015]4.該方法所用試劑對環(huán)境無污染，工藝參數(shù)簡單，可方便實現(xiàn)批量化生產。
[0016]本發(fā)明開發(fā)了一種單分散均勻粒徑銀納米顆粒的制備工藝。無需微波、超聲等設備輔助，通過簡單的一步快速化學反應，即可獲得所需的銀納米顆粒。該方法無需昂貴的制備設備，過程工藝簡單可控，反應溶劑環(huán)境友好，反應條件溫和，為銀納米顆粒材料提供了一種低成本、短周期、可工業(yè)化實施的新技術。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為對比例I中合成的銀納米顆粒的TEM圖；
[0018]圖2為實施例1中合成的銀納米顆粒的TEM圖；
[0019]圖3為對比例2中合成的銀納米顆粒的TEM圖；
[0020]圖4為實施例2中合成的銀納米顆粒的TEM圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合具體實施例進一步闡述本發(fā)明，應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護范圍。
[0022]實施例1
[0023]I)將硝酸銀溶于乙二醇中，充分攪拌至完全溶解，得到0.03g/L的硝酸銀澄清溶液；
[0024]2)在10ml三口燒瓶中將4g分子量為10000的聚乙烯吡咯烷酮溶于25ml乙二醇溶液中，快速攪拌，將溶液加熱至120°C。
[0025]3)以5ml/秒的速度向燒瓶中快速注入5ml上述硝酸銀溶液，保溫30min后使用冰水降溫至常溫；
[0026]4)用丙酮離心洗滌后即得到納米銀溶膠，干燥后可得納米銀顆粒。
[0027]對比例I
[0028]I)將硝酸銀溶于乙二醇中，充分攪拌至完全溶解，得到0.03g/L的硝酸銀澄清溶液；
[0029]2)在10ml三口燒瓶中將4g分子量為10000的聚乙烯吡咯烷酮溶于25ml乙二醇溶液中，快速攪拌。
[0030]3)向燒瓶中緩慢滴加5ml上述硝酸銀溶液，以1°C /min的升溫速率加熱至120°C，保溫30min后使用冰水降溫至常溫；
[0031]4)用丙酮離心洗滌后即得到納米銀溶膠，干燥后可得納米銀顆粒。[0032]圖1為對比例I中合成的銀納米顆粒的TEM圖。可以看到所制備出的銀納米顆粒呈球形形貌。顆粒的粒徑在5納米到50納米之間變化，并且有些顆粒之間已經(jīng)發(fā)生團聚。圖2為實施例1中合成的銀納米顆粒的TEM圖。從圖中可以看到，所制備出的銀納米顆粒呈球形形貌，尺寸基本分布在20到40納米。同對比例I中的銀顆粒進行比較可以發(fā)現(xiàn)，實施例I中所合成的銀納米顆粒的粒徑分布更加均勻、分散性更好，顆粒之間的團聚較少。通過消光譜等手段對上述兩種銀納米顆粒進行表征，其結果也證實了這一現(xiàn)象。利用實施例1中所述工藝之所以能夠獲得單分散均勻粒徑銀納米顆粒，主要歸因為:在熱的還原性溶劑中，快速注入銀鹽溶液后，Ag離子迅速還原為大量的銀原子，產生大量的核心，使Ag原子的過飽和度瞬間增大，從而在生長階段能均勻長大。同傳統(tǒng)的類似對比例I所述的化學還原制備工藝相比，這樣的生長條件更容易使晶粒的生長狀態(tài)保持一致，從而提高了產物的單分散性和粒徑的均勻性。
[0033]實施例2
[0034]I)將硝酸銀溶于乙二醇中，充分攪拌至完全溶解，得到0.03g/L的硝酸銀澄清溶液；
[0035]2)在10ml三口燒瓶中將8g分子量為40000的聚乙烯吡咯烷酮溶于25ml乙二醇溶液中，快速攪拌，將溶液加熱至120°C。
[0036]3)以5ml/秒的速度向燒瓶中快速注入5ml上述硝酸銀溶液，保溫30min后使用冰水降溫至常溫；
[0037]4)用丙酮離心洗滌后即得到納米銀溶膠，干燥后可得納米銀顆粒。
[0038]對比例2
[0039]I)將硝酸銀溶于乙二醇中，充分攪拌至完全溶解，得到0.03g/L的硝酸銀澄清溶液；
[0040]2)在10ml三口燒瓶中將8g分子量為40000的聚乙烯吡咯烷酮溶于25ml乙二醇溶液中，快速攪拌。
[0041]3)向燒瓶中緩慢滴加5ml上述硝酸銀溶液，以1°C /min的升溫速率加熱至120°C，保溫30min后使用冰水降溫至常溫；
[0042]4)用丙酮離心洗滌后即得到納米銀溶膠，干燥后可得納米銀顆粒。
[0043]圖3為對比例2中合成的銀納米顆粒的TEM圖?？梢钥吹剿苽涑龅你y納米顆粒呈球形形貌。顆粒的粒徑在20納米到60納米之間變化，并且有些顆粒之間已經(jīng)發(fā)生團聚。圖4為實施例2中合成的銀納米顆粒的TEM圖。從圖中可以看到，所制備出的銀納米顆粒呈球形形貌，尺寸基本分布在20到30納米。同對比例2中的銀顆粒進行比較可以發(fā)現(xiàn)，實施例2中所合成的銀納米顆粒的粒徑分布更加均勻、分散性更好，顆粒之間的幾乎無團聚。通過消光譜等手段對上述兩種銀納米顆粒進行表征，其結果也證實了這一現(xiàn)象。其形成機制同實施例1中所述。
【權利要求】
1.一種單分散均勻粒徑銀納米顆粒的制備方法，其特征在于該方法包括下述步驟:1)將硝酸銀溶于乙二醇中，充分攪拌至完全溶解，得到0.03g/L的硝酸銀澄清溶液； 2)在10ml三口燒瓶中將4-8g聚乙烯吡咯烷酮溶于25ml乙二醇溶液中，快速攪拌，將溶液加熱至120°C ;3)以5ml/秒的速度向燒瓶中注入5ml上述硝酸銀溶液，保溫30min后，使用冰水降溫至常溫； 4)用丙酮離心洗滌后即得到納米銀溶膠，干燥后可得納米銀顆粒。
【文檔編號】B82Y40/00GK104028775SQ201410275855
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權日:2014年6月19日
【發(fā)明者】田野, 劉大博, 羅飛, 劉勇, 成波 申請人:中國航空工業(yè)集團公司北京航空材料研究院