專利名稱：一種納米結構單晶銀的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于納米材料制備技術領域，尤其是涉及ー種納米結構單晶銀的制備方法。
背景技術：
銀納米材料，尤其是單晶，因其優(yōu)良的導電、傳熱性能、催化和抗菌方面的特異性能而成為當前研究熱點。納米銀材料在電子元器件、光導纖維、導電銀漿、化學/生物傳感器、化工催化、導電填料等領域具有廣闊的應用前景。目前，銀納米材料的制備方法主要有球磨法，模板法，液相還原法，電化學還原法等。球磨法能夠制備片狀銀粉，在球磨過程中需要加入較多的助劑，這種球磨介質雜質最后 無法完全去除，影響片狀銀粉在電子漿料中的使用性能。模板制備法雖能得到高比率的銀納米材料，但在制備過程中需消除模板劑，増加了エ藝的復雜性并降低了產物的產量，具有一定的局限性。液相反應法合成銀納米材料的過程中，存在還原溫度高，易污染環(huán)境，制備エ藝復雜，產物純度不高等缺點，所得的銀納米線并非單晶，不宣推廣利用。經對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，在線性殼聚糖膜內原位還原制備銀納米粒子及銀單晶體，Acta Phys. Chim. Sin. ,2003,19(5) :464_468，該文采用光還原方法和電化學方法在殼聚糖膜內制備了球形銀納米粒子及外觀呈三角形、六邊形的銀單晶，所生成的銀單晶形貌單ー且產率較低。在本發(fā)明人現(xiàn)有的工作中，發(fā)明專利CN102418118A公開了ー種電化學輔助制備特殊形態(tài)納米銀粉的方法，是以工作電極和對電極分別為陰極、陽極，浸入含銀離子的溶液或溶膠中，通過電化學反應制備得到多種形貌的納米銀粉體，但是制備所得的納米銀不是單晶，且反應過程中銀離子直接被還原成銀單質，沒有引入新的晶種。低成本、批量、穩(wěn)定地制備納米結構銀單晶，以及解決制備過程中由于采用還原齊U、模板劑和分散劑等有機助劑所造成的銀表面污染問題，是其中的難點。將納米銀材料制成形貌可控的納米結構將大大提高銀的應用價值，因此，仍然需要開發(fā)ー種高產率，能得到可控結晶度和形貌的納米銀材料的制備方法。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種高產率、無污染的綠色合成納米結構單晶銀的制備方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)；ー種納米結構單晶銀的制備方法，該方法包括以下步驟(I)成型活性炭的還原化處理將成型活性炭浸潰于質量分數(shù)為5 20%的氨水溶液或無水こ醇中，IOmin 2h后取出于60 120°C烘干，得到預處理的活性炭；(2)成型活性炭表面長出納米結構單晶銀配制含銀前驅體溶液，將預處理的活性炭浸潰于其中，在室溫下一段時間后在活性炭表面生長出不同形貌的納米結構單晶銀，即為產品。所述的成型活性炭具有良好的導電性及吸水率，其中活性炭的導電率為200 1000S/m,氯離子含量為O. 01 lwt%。所述的含銀前驅體溶液為濃度O. 0001 O. lmol/L的銀氨溶液。步驟(2)中納米結構單晶銀的生長時間為Imin 24h。所述的納米結構單晶銀的結構為顆粒狀、帶狀、片狀、鋸齒狀或纖維狀中的ー種或幾種。本發(fā)明的納米結構單晶銀的生長機制為在含銀前驅體的銀氨溶液中，銀氨絡離子電離生成銀離子和氫氧根離子，銀離子擴散到活性炭表面與表面的氯離子反應生成氯化銀晶種，該單晶與活性炭孔結構表面的還原基團通過碳骨架構成原電池，得到電子被還原 成為銀單晶，并繼續(xù)作為正極不斷獲得活性炭孔結構表面還原基團電化學轉化提供的電子，捕獲溶液中的銀離子導致單質銀在其上沉積生長，氫氧根離子富集于負極發(fā)揮還原性官能團再生的作用。一定濃度的銀氨溶液前驅體、適量的氯含量提供了單晶銀生長所需要的晶核和緩慢穩(wěn)定的晶體生長環(huán)境。與現(xiàn)有的技術相比，本發(fā)明利用了成型多孔活性炭本身的原電池原理和多孔碳孔結構表面還原性官能團，在不需要任何還原劑、表面活性劑和外加能量的情況下，銀單質就能夠不斷被沉積出來。通過調節(jié)含銀前驅體溶液的濃度和生長時間來控制得到不同形貌納米結構的銀單晶具有以下優(yōu)點I.無污染、緑色合成方法，不需加任何添加剤，在室溫常壓下即可生長出納米結構銀單晶。2.納米結構單晶銀的形貌僅通過含銀前驅體溶液的濃度和生長時間得到控制，實驗步驟簡單易操作。3.所得的納米結構單晶銀產率高、純度高，易干與成型多孔活性炭分離，多孔炭用無水こ醇或堿液超聲處理可再生。4.產品具機械強度高、超強導電性、結晶缺陷少等特性。
圖I為實施例2制備所得到的帶狀納米銀單晶的掃描電鏡圖片。圖2為實施例4制備所得到的片狀納米銀單晶的掃描電鏡圖片。圖3為實施例2制備所得到的帶狀納米銀單晶的透射電鏡衍射斑點圖片。圖4為實施例4制備所得到的片狀納米銀單晶的透射電鏡衍射斑點圖片。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例I配制質量分數(shù)為20%的氨水溶液，將活性炭浸潰其中l(wèi)Omin，取出后于60°C烘干；配制濃度為0. 0001mol/L的銀氨溶液，將預處理過的活性炭置于其中，在室溫下Imin后在活性炭表面生長出顆粒狀納米結構單晶銀。其中活性炭的導電率為200S/m，氯離子含量為
O.Olwt % ο實施例2配制質量分數(shù)為5%的氨水溶液，將活性炭浸潰其中30min，取出后于80°C烘干；配制濃度為O. 005mol/L的銀氨溶液，將預處理過的活性炭置于其中，在室溫下Ih后在活性炭表面生長出帶狀納米結構單晶銀，掃描電鏡照片如圖I所示，透射電鏡衍射斑點圖片如圖3所示。其中活性炭的導電率為600S/m,氯離子含量為O. 05wt%。
實施例3配制質量分數(shù)為10%的氨水溶液，將活性炭浸潰其中l(wèi)h，取出后于100°C烘干；配制濃度為O. 01mol/L的銀氨溶液，將預處理過的活性炭置于其中，在室溫下40min后在活性炭表面生長出鋸齒狀納米結構單晶銀。其中活性炭的導電率為800S/m，氯離子含量為
O.08wt % ο實施例4配制質量分數(shù)為5%的氨水溶液，將活性炭浸潰其中l(wèi)h，取出后于120°C烘干；配制濃度為O. OOlmol/L的銀氨溶液，將預處理過的活性炭置于其中，在室溫下24h后在活性炭表面生長出片狀納米結構單晶銀，掃描電鏡照片如圖2所示，透射電鏡衍射斑點圖片如圖4所示。其中活性炭的導電率為600S/m,氯離子含量為0. 05wt%。實施例5將活性炭浸潰無水こ醇中2h，取出后于80°C烘干；配制濃度為0. lmol/L的銀氨溶液，將預處理過的活性炭置于其中，在室溫下6h后在活性炭表面生長出纖維狀納米結構單晶銀。其中活性炭的導電率為950S/m，氯離子含量為0. 975wt%。實施例6ー種納米結構單晶銀的制備方法，該方法包括以下步驟(I)成型活性炭的還原化處理將成型活性炭浸潰于無水こ醇中，IOmin后取出于60°C烘干，得到預處理的活性炭，其中，成型活性炭具有良好的導電性及吸水率，其中活性炭的導電率為200S/m，氯離子含量為0.01wt% ；(2)成型活性炭表面長出納米結構單晶銀配制濃度0. 0001mol/L的銀氨溶液，將預處理的活性炭浸潰于其中，在室溫下保持24h后在活性炭表面生長出結構為顆粒狀的納米結構單晶銀，即為產品。實施例7ー種納米結構單晶銀的制備方法，該方法包括以下步驟(I)成型活性炭的還原化處理將成型活性炭浸潰于無水こ醇中，2h后取出于120°C烘干，得到預處理的活性炭，其中，成型活性炭具有良好的導電性及吸水率，其中活性炭的導電率為1000S/m，氯離子含量為Iwt % ；(2)成型活性炭表面長出納米結構單晶銀配制濃度為0. lmol/L的銀氨溶液，將預處理的活性炭浸潰于其中，在室溫下保持Imin后在活性炭表面生長出鋸齒狀的納米結構單晶銀，即為產品。
權利要求
1.ー種納米結構單晶銀的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 (1)成型活性炭的還原化處理 將成型活性炭浸潰于質量分數(shù)為5 20%的氨水溶液或無水こ醇中，IOmin 2h后取出于60 120°C烘干，得到預處理的活性炭； (2)成型活性炭表面長出納米結構單晶銀 配制含銀前驅體溶液，將預處理的活性炭浸潰于其中，在室溫下一段時間后在活性炭表面生長出不同形貌的納米結構單晶銀，即為產品。
2.根據(jù)權利要求I所述的ー種納米結構單晶銀的制備方法，其特征在于，所述的成型活性炭具有良好的導電性及吸水率，其中活性炭的導電率為200 1000S/m，氯離子含量為O.01 Iwt % ο
3.根據(jù)權利要求I所述的ー種納米結構單晶銀的制備方法，其特征在于，所述的含銀前驅體溶液為濃度O. 0001 O. lmol/L的銀氨溶液。
4.根據(jù)權利要求I所述的ー種納米結構單晶銀的制備方法，其特征在于，步驟(2)中納米結構單晶銀的生長時間為Imin 24h。
5.根據(jù)權利要求I所述的ー種納米結構單晶銀的制備方法，其特征在于，所述的納米結構單晶銀的結構為顆粒狀、帯狀、片狀、鋸齒狀或纖維狀中的ー種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米結構單晶銀的制備方法，將含有氯離子的高導電性成型多孔活性炭經還原化處理后，放置于含銀前驅體溶液中，在室溫下若干小時后，在活性炭表面生長出納米結構單晶銀，含銀前驅體、適量的氯含量提供了單晶銀生長所需要的晶核和緩慢穩(wěn)定的晶體生長環(huán)境，通過控制含銀前驅體的溶液濃度和生長時間可得到多種形貌的納米銀單晶。本發(fā)明屬于綠色合成方法，無污染、不需加任何添加劑，在室溫下在多孔成型活性炭表面生長出納米結構單晶銀；產率高、純度高易于與成型多孔活性炭分離，銀長成后自然剝落，活性炭用無水乙醇或堿液超聲處理可再生；所得的單晶銀具有機械強度高、導電性好、結晶缺陷少的特性。
文檔編號C30B7/14GK102776565SQ20121029746
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月20日 優(yōu)先權日2012年8月20日
發(fā)明者周潔, 寧月生, 王壘, 王菲, 賴奕堅, 趙宏, 趙斌元 申請人:上海交通大學, 上海驛度數(shù)碼科技有限公司