一種簡單新穎的銀、金納米粒子的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于納米材料制備領(lǐng)域，提供的是一種銀、金納米顆粒的制備方法。制備方法是以醋酸銀，硝酸銀，氯金酸為制備前驅(qū)體原料，以磺酸型表面活性劑為還原劑和保護劑，通過加入碳酸鈉或氨水等物質(zhì)調(diào)節(jié)制備體系pH值，在一定溫度范圍內(nèi)對反應(yīng)體系加熱，即可得到出銀、金納米顆粒。本發(fā)明方法得到的產(chǎn)品具有顆粒尺寸均勻、分散性、穩(wěn)定性好等特點，且磺酸型表面活性劑價廉易得，生產(chǎn)工藝簡單，成本低，是制備納米銀、金材料的又一新的制備途徑。
【專利說明】一種簡單新穎的銀、金納米粒子的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明是一種新型簡便的制備銀、金納米粒子的方法。是一種新的液相化學(xué)還原法的制備方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]目前銀、金納米材料制備技術(shù)很成熟且制備方法眾多。主要分為物理方法和化學(xué)方法。物理方法主要包括物理粉碎法、真空冷凝法、機械磨球法等方法?；瘜W(xué)方法主要包括化學(xué)還原法、微乳液法、模板法、電化學(xué)、超聲輔助還原等方法。對于這些合成方法，每一種方法都有自己的特點，很難用簡單的標(biāo)準(zhǔn)或其他準(zhǔn)則去評價某種方法的優(yōu)劣。因為在不同的實際應(yīng)用中可能對銀、金納米材料的要求差距很大，即是要求不同的研究者使用不同的方法。但是，從經(jīng)濟和簡便角度考慮，化學(xué)還原法在制備銀納米材料時更為優(yōu)異和常用。相比之下物理方法需要有高真空、超低溫或惰性氣體保護等苛刻條件，這會導(dǎo)致制備過程中的高能耗，明顯經(jīng)濟型實用性較差。相比于其他化學(xué)制備方法，液相化學(xué)還原法也由其制備步驟少、原料易得和條件易控制等優(yōu)點而具有一定優(yōu)勢。
[0003]化學(xué)還原法是指用還原劑還原銀、金的化合物制備納米粒子的方法。該法的優(yōu)勢是在保護劑的存在下還原劑的加入能在短時間內(nèi)還原出大量的納米粒子并能夠通過保護劑的保護作用抑制納米顆粒的團聚。反應(yīng)中，保護劑通過降低銀粒子的表面活性作用可控制反應(yīng)的過程，從而控制生成的納米顆粒尺寸。該法一般多以硼氫化鈉、甲醛、次亞磷酸鈉、葡萄糖、抗壞血酸等作還原劑，以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙二醇(PEG)等高聚物、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)等離子型表面活性劑等為保護劑。
[0004]中國發(fā)明專利“納米銀水溶液的制備方法”[CN101318224B]中，公開了一種端氨基超支化合物為穩(wěn)定劑和還原劑的納米銀溶液的制備方法，將質(zhì)量百分比為0.01%~5%的端氨基超支化合物水溶液與質(zhì)量摩爾濃度為0.01~0.5mol/L的硝酸銀溶液混合，在10~100°C攪拌I~120min，獲得粒徑為I~10nm的納米銀水溶液。
[0005]在制備銀、金納米的過程中，目前的制備方法仍存在以下缺點:(1)多數(shù)的制備方法需要同時選擇特定的還原劑和合適的保護條件(如保護劑和保護氣氛)來制備銀、金納米顆粒的和防止其團聚。(2)所選擇的還原劑與保護條件經(jīng)濟性較差。
[0006]磺酸類表面活性劑是一種廉價的陰離子型表面活性劑，我們通過研究發(fā)現(xiàn)磺酸類表面活性劑在加熱到70°C~150°C時具有還原性，所以我們選擇磺酸類表面活性劑同時作為還原劑和保護劑來制備銀、金納米粒子。這種方法相對之前需要專門加入還原劑方法更為簡便。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007]本發(fā)明技術(shù)方法是一種簡單的制備銀、金納米顆粒的液相化學(xué)還原制備方法。這種制備方法改善了現(xiàn)有制備技術(shù)中的一些不足之處，制備方法更為簡便、條件易于控制、經(jīng)濟性好。選擇以AgAc和AgNO3制備出的納米銀顆粒粒徑小且分散均勻。
[0008]其步驟為:
[0009](I)銀納米顆粒制備。
[0010]將濃度為0.001?0.lmol/L磺酸類表面活性劑溶液和0.001?0.06mol/L AgAc溶液(或0.001?0.5mol/L的AgNO3溶液)混合，再加入O?0.lmol/L的NaCO3溶液(或氨水等其他堿性溶液)調(diào)節(jié)體系PH值，在70°C?150°C溫度下加熱充分?jǐn)嚢??720min，即能得到粒徑為I?80nm的納米銀溶膠。
[0011](2)金納米顆粒制備。
[0012]將濃度為0.001?0.lmol/L磺酸類表面活性劑溶液和0.001?0.05mol/LHAuCl4水溶液混合，再加入0.001?0.lmol/L的NaCO3溶液(或氨水等其他堿性溶液)調(diào)節(jié)體系PH值，將溶液在70°C?150°C溫度下加熱充分?jǐn)嚢??720min，即能得到納米金溶膠。
[0013]磺酸類表面活性劑是一種親水基團為磺酸基的表面活性分子，比如十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、十二烷基磺酸鈉(SDS)等。離子態(tài)的銀、金被還原生成納米級顆粒后，被環(huán)境中的磺酸類表面活性劑的保護作用抑制了其納米顆粒的生長團聚趨勢，進而形成穩(wěn)定的納米顆粒。所以實現(xiàn)了同一種物質(zhì)既具有還原性能又具有保護性能的作用。使在納米銀、金的制備過程中不再需要加入額外的保護劑或者還原劑。
【專利附圖】
【附圖說明】
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[0014]圖1為本發(fā)明以AgAc為銀源以SDBS為還原劑和保護劑制備納米銀紫外譜圖
[0015]圖2為本發(fā)明以AgAc為銀源以SDBS為還原劑和保護劑制備納米銀透射圖譜
[0016]圖3為本發(fā)明以AgAc為銀源以SDBS為還原劑和保護劑制備的銀納米顆粒的XRD譜圖
[0017]圖4為本發(fā)明以AgNO3為銀源以SDBS為還原劑和保護劑制備納米銀紫外圖譜
[0018]圖5為本發(fā)明以AgNO3為銀源以SDBS為還原劑和保護劑制備納米銀透射圖譜
[0019]圖6為本發(fā)明以AgNO3為銀源以SDS為還原劑和保護劑制備納米銀紫外圖譜
[0020]圖7為本發(fā)明以(HAuCl4)為金源以SDBS為還原劑和保護劑制備的納米金紫外譜圖
【具體實施方式】
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[0021]以下以具體實施例來說明本發(fā)明的技術(shù)方案，旨在幫助閱讀者更好理解本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護范圍不限于此。
[0022]實施例1
[0023]按照下表配置混合溶液，加入到25ml兩口燒瓶里，并90°C加熱2h，即得不同顏色深度的納米銀溶膠。
[0024]
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明是一種新穎的以磺酸類表面活性劑(如十二烷基苯磺酸鈉和十二烷基磺酸鈉等)同時作為還原劑和保護劑，以醋酸銀(AgAc)和硝酸銀(AgNO3)為銀源，以氯金酸(HAuCl4)為金源制備銀、金納米粒子的方法。其特征在于: 將濃度為0.001?0.lmol/L磺酸類表面活性劑溶液和0.001?0.06mol/L AgAc溶液(或0.001?0.6mol/L的AgNO3溶液)混合，在70°C?150°C溫度下加熱充分?jǐn)嚢??720min,即能得到粒徑為I?80nm的納米銀溶膠。 將濃度為0.001?0.lmol/L磺酸類表面活性劑溶液和0.001?0.05moI/LHAuCI4水溶液混合，在70°C?150°C溫度下加熱充分?jǐn)嚢??720min，即能得到納米金溶膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的磺酸類表面活性劑分子一端含有親油基團結(jié)構(gòu)，一端含有磺酸類親水基團結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的反應(yīng)溫度保持在70°C?150°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的反應(yīng)制備的納米溶膠需要加入O?0.lmol/L的NaCO3溶液(或氨水等其他堿性溶液)調(diào)節(jié)體系pH值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的制備金、銀納米顆粒反應(yīng)需要足夠的加熱攪拌時間(5?720min)。
【文檔編號】B82Y30/00GK104070177SQ201410307781
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月28日
【發(fā)明者】楊柯利, 劉全生, 張順, 白杰 申請人:內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)