一种形状可控金属银纳米粒子批量制备的方法

摘要

本发明涉及一种形状可控金属银纳米粒子批量制备的方法。它是将硝酸银金属盐前驱体均匀分散在含有一定浓度表面活性剂的水溶液中，以纯金属银片为阴极，铜片为牺牲阳极，在60℃下，进行电化学还原反应，晶核在封端剂的作用下沿特定晶向择优取向生长得到相应的银树枝晶结构，制备亚稳态银中间体粒子。然后在一定温度下，将亚稳态银中间体粒子置在醇类溶液中进行时效形变处理，最终得到具有特殊结构的稳定态金属银纳米粒子。其中含金属盐前驱体的电解池反应液中金属盐的浓度为0.05～0.1摩尔/升；表面活性剂浓度为0.2～1毫摩尔/升；亚稳态银中间体粒子产物为具有明显分形结构的树枝晶，醇溶液时效处理后的稳定产物为空间网状结构银纳米粒子。

权利要求

1.一种形状可控金属银纳米粒子批量制备的方法，其特征在于：将硝酸银金属盐均匀分散在含有表面活性剂的水溶液中，以纯银片为阴极，铜片为牺牲阳极，在60℃下，进行电化学还原反应，制备亚稳态银中间体粒子，然后将所述亚稳态银中间体粒子放置在醇类溶液中，进行时效形变处理，最终得到具有空间网状或车轱辘状结构的稳定态金属银纳米粒子，其中含金属盐的原电池反应液中金属盐的浓度为0.05～0.1摩尔/升；表面活性剂浓度为0.2～1毫摩尔/升。

2.根据权利要求1所述一种形状可控金属银纳米粒子批量制备的方法，其特征在于：所述亚稳态银中间体粒子为树枝晶；醇类溶液时效处理后的稳定态金属银纳米粒子产物具有形状可控性，其中，网状粒子粒径在2微米～500纳米内，厚度10nm；车轱辘状粒子粒径为800nm，具有单分散性。

3.根据权利要求1所述一种形状可控金属银纳米粒子批量制备的方法，其特征在于：用于时效处理的醇类溶液为乙醇。

4.根据权利要求1所述一种形状可控金属银纳米粒子批量制备的方法，其特征在于：时效形变处理的时间控制在大于0个月，小于等于3个月范围内。

5.根据权利要求1所述一种形状可控金属银纳米粒子批量制备的方法，其特征在于：时效形变处理温度范围为10～30摄氏度。

6.根据权利要求1所述一种形状可控金属银纳米粒子批量制备的方法，其特征在于所说的表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。

说明书

一种形状可控金属银纳米粒子批量制备的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种形状可控金属银纳米粒子批量制备的方法，尤其涉及采用一元醇作为时效形变溶剂的方法。

背景技术

[0002] 银纳米材料因其独特的电子结构而产生的物理和化学特性，它的研究倍受关注，在催化、光学、磁存储、生物检测、能源以及作为表面增强拉曼光谱的基质等领域具有重要的应用。银纳米材料的性质强烈地依赖于自身的微观结构和尺寸，各种合成技术的开发，特别是银纳米结构的可控制备与性能调控以及具有各向异性结构的银晶体的合成是现阶段银纳米材料研究的重要方向，因此采用新的简单方法合成具有特定形貌结构的银晶体是现在研究的重点。目前关于制备银纳米粒子的方法较多，这些制备方法包括气相沉积法、机械合金化法、电沉积法、湿化学还原法等。但目前关于制备各向异性结构以及具有特定形貌空间结构银的方法则较少，而这种结构具有常规粒子所不具备的特殊性质，在功能性材料、高灵敏性传感器、感光材料等领域具有独特的用途。但目前关于这种特定结构形貌的材料制备还处于起步阶段，如何寻求一种高效、简单的方法制备这种独特结构的银晶体是一个急需解决的问题，所以发展一种简单、快速的方法合成这种结构具有重要的意义[1]。基于以上原因，我们对传统的金属纳米粒子合成方法进行了改进，同时加入封端剂以促进晶核择优生长从而得到所需的初始晶体结构，然后对其进行时效处理从而得到具有特定形貌的空间结构。

[0003] 基于以上原因，我们发明了一种采用形状转变制备特殊银结构的方法。本发明的目的是利用一种简单有效的方法制备具有特定结构的银材料。

[0004] [1]Dawei Wang，Tao Li，Yang Liu，et al.Large-Scale and Template-Free Growth of Free-Standing Single-Crystalline Dendritic Ag/Pd Alloy Nanostructure Arrays[J].crystal growth and design，2009，9：4351-4355.

发明内容

[0005] 本发明提供一种形状转变制备特殊银结构的方法。它是将硝酸银作为金属盐前驱体均匀分散在含有一定浓度的金属纳米粒子封端剂的水溶液中，以银片作为阴极，铜作为牺牲阳极，在一定温度条件下，晶核在封端剂的作用下沿特定晶向择优取向生长得到相应的银树枝晶结构，由此批量制备亚稳态银中间体粒子。然后在一定温度下，将亚稳态银中间体粒子置在醇类溶液中，进行时效形变处理，最终得到具有空间网状结构的稳定态金属银纳米粒子。其中每1升含金属盐的电化学反应电解池水溶液中金属盐的浓度为0.05～0.1摩尔/升；表面活性剂浓度为0.2～1毫摩尔/升；时效形变溶剂为一元醇，优选使用乙醇。

[0006] 一种形状可控金属银纳米粒子批量制备的方法，将硝酸银金属盐均匀分散在含有一定浓度表面活性剂的水溶液中，以纯银片为阴极，铜片为牺牲阳极。在60℃下，进行电化学还原反应，批量制备亚稳态银中间体粒子。在一定温度下，将亚稳态银中间体粒子放置在醇类溶液中，进行时效形变处理，最终得到具有特殊结构的稳定态金属银纳米粒子。每1升含金属盐的原电池反应液中金属盐的浓度为0.05～0.1摩尔/升；表面活性剂浓度为0.2～1毫摩尔/升。

[0007] 进一步，所述的亚稳态银中间体粒子产物为树枝晶；醇溶液时效处理后产物为空间网状结构的银粒子，产物具有形状可控性。其中，空间网状粒子粒径在2微米～500纳米内，厚度10nm。

[0008] 用于时效处理的醇溶液为乙醇等；时效形变处理的时间控制在0～3个月范围内；时效形变处理温度范围为10～30摄氏度。其中所说的表面活性剂可以为聚乙烯吡咯烷酮。

[0009] 本发明的优点是可以通过简单快速的方法制备出高纯度的树枝晶结构的银单质，并采用在乙醇中浸泡的方式这种简易的时效处理方式得到网状的银。本发明还具有实验条件简单，产率高，前期反应快速，后期处理过程简单。制备得到的特定形貌的银结构在催化、光学、各向异性结构、特殊功能性材料等领域具有独特的发展前景。

附图说明

[0010] 图1为扫描电镜表征的树枝状银；

[0011] 图2为扫描电镜表征的空间网状结构的银。

具体实施方式

[0012] 上述阳极金属为铜片；金属盐前驱体为硝酸银；后期处理采用一元醇溶剂。

[0013] 实施例1：

[0014] 将铜片和银片分别用砂纸打磨，打磨完之后将铜片和银片用去离子水清洗。称取1.275克AgNO3固体放入烧杯中，加75mL去离子水，超声分散并用玻璃棒搅拌使其完全溶解，再加入1.4655克聚乙烯吡咯烷酮(PVP)固体，溶液中硝酸银浓度为0.1摩尔/升，PVP浓度为0.34毫摩尔/升。在60摄氏度水浴条件下进行反应，得到的树枝状银采用扫描电镜表征如图1所示，是一种树枝状结构。

[0015] 实施例2：

[0016] 将铜片和银片分别用砂纸打磨，打磨完之后将铜片和银片用去离子水清洗。称取1.275克AgNO3固体放入烧杯中，加75mL去离子水，超声分散并用玻璃棒搅拌使其完全溶解，再加入1.4655克聚乙烯吡咯烷酮(PVP)固体，溶液中硝酸银浓度为0.1摩尔/升，PVP浓度为0.34毫摩尔/升。将铜片和银片在60摄氏度水浴条件下进行反应，得到的树枝状银采用扫描电镜表征如图1所示，是一种树枝状结构。然后将其在乙醇中保存两个月进行时效形变之后得到空间网状结构，如图2所示。