CN101898250A - 一种纳米金属胶体的原生态分离与再分散的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于纳米技术领域，具体为纳米金属胶体的原生态分离与再分散的方法。以球形纳米银为例，其步骤包括：将银盐在有机保护剂和还原剂条件下，搅拌反应，得到的纳米银胶体；然后用酸调节纳米银胶体的pH值，续搅拌反应，至胶体溶液逐渐出现絮状沉淀，获得纳米银颗粒；最后将纳米银颗粒分散于有机溶剂中，超声分散，获得原生态分散的纳米银胶体。本发明根据分散剂与纳米粒子、溶液的相互作用关系，实现纳米粒子原生态分离和再分散，且可经多次反复进行。本发明工艺简单，操作条件温和，反应时间短，且经多次分离与分散后，粒径与形貌变化不大，制备成本低，没有有害废弃物产生，符合“绿色生产”的要求。

Description

一种纳米金属胶体的原生态分离与再分散的方法
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及纳米金属胶体的原生态分离与再分散的方法。并以球形纳米银为例，通过液相法制备，并原生态的分离和再分散了小粒径（<10nm）纳米银颗粒的方法。
背景技术
纳米粒子属于原子簇和宏观体相交界的过渡区域，是由数目很多原子或分子组成的聚集体。这种结构决定了它具有着传统材料所不具备的许多特殊的物理、化学性质，如宏观量子隧道效应、量子尺寸效应、表面与界面效应、小尺寸效应，以及光、电、磁学、热等特性。20世纪80年代以来，纳米科技得到迅速发展，纳米科技也将在21世纪促使许多产业领域发生革命性的变化。纳米科技在材料、信息、能源、环境、生命、军事、制造等方面显示广泛的应用潜力，是21世纪高新技术发展的源头并将给人类生活带来巨大的变化，成为21世纪世界各国抢占高科技和全球经济制高点的重点战略领域。
目前，纳米粒子制备方法分为固相法和液相法，通过固相法可实现纳米粒子的大规模生产，但粒子粒径较大（>10nm）,易团聚，形貌单一，纳米效应难以体现完全；通过液相法可以获得小粒径（<10nm）、多形貌的纳米粒子，但固液分离困难，通常采用的离心分离、蒸发等方法难以实现工业化生产，纳米材料的发展受到了严重的阻碍。因此，寻求一种简易方法实现小粒径纳米粒子原生态分离是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提出一种原料易得，工艺设备简单，绿色高效的分离原生态小粒径金属纳米粒子的新方法。
本发明提出的一种球形纳米银的原生态分离和再分散的方法，具体步骤如下：
（1）将银盐和有机保护剂溶解于溶剂中，并用碱性物质调节pH值为9~10，升温至90~120℃，然后将还原剂迅速加入反应体系，并持续搅拌反应20~30分钟，即可得到稳定的纳米银胶体；
（2）在激烈的搅拌下，用酸性物质快速调节纳米银胶体的pH值为4~7，并持续搅拌反应10~20分钟，胶体溶液逐渐出现絮状沉淀，用布氏漏斗抽虑，然后洗涤，干燥，即可获得纳米银颗粒；
（3）将一定量上述获得的纳米银颗粒可直接分散于有机溶剂中，超声分散数分钟后，激烈搅拌10~20分钟，即可获得原生态分散的纳米银胶体。
此过程中，有机保护剂和银盐的摩尔比为0.01：1~3：1，每0.01mol银盐添加5～50 ml溶剂，还原剂和银盐的摩尔比为1：1~3：1。
本发明中所使用的碱性物质主要为氢氧化钠、氢氧化钾或者碱式盐等。
本发明中所使用的酸性物质主要为盐酸、磷酸、硝酸、醋酸或者酸式盐等。
本发明中所使用的还原剂为硼氢化钠、水合肼、苯肼、次亚磷酸钠、维生素C、葡萄糖中的一种，或者其中的几种。
本发明中所使用的有机保护剂为聚乙烯醇、柠檬酸钠、豆蔻酸等有机酸类等中的一种，或其中的几种。 
本发明中所使用的银盐为醋酸银、硝酸银或者月桂酸银等中的一种。
本发明中分离前后所使用的溶剂是去离子水、乙醇、乙二醇、丙三醇、一缩二乙二醇等中的一种，或其中的几种。
本发明中分离前纳米银的粒径为小于10 nm，分离后的纳米银粒径仍然小于10 nm。
本发明中根据分散剂的选择，分离后的纳米银粉体可直接分散于有机溶剂中。
有益效果
1、本方法制备和原生态分离纳米银粒子工艺简单，反应条件温和，反应时间短。
2、本方法可实现多次分离与再分散，且分离前后粒径基本无变化。
3、本方法生产成本低，没有有害废弃物产生，符合“绿色生产”的要求。
4、本方法适用于多种、多形貌金属纳米粒子的制备，可积极推动纳米技术的发展。
附图说明
图1为纳米银胶体分离前后的银的ＴＥＭ（左：分离前；右：分离后）。
图2为纳米银胶体中的银不同分离次数的粒径分布（SA）（左：分离前；右：分离后）。
图3为分离后的纳米银的ＸＲＤ。
图4为分离后纳米银的DSC（内图：1为分离后的纳米银，2为分散剂）。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1：0.020g 醋酸银，0.04g 十二酸，一定量的去离子水和乙二醇，并用氢氧化钾调节pH值为9~10，逐渐升温至90~120℃，数分钟后迅速加入的抗坏血酸0.025g，并持续搅拌反应20~30分钟后，溶液变为棕黑色，即可得到稳定的纳米银胶体；用盐酸调节溶液pH值为6~7，即出现絮状沉淀，布氏漏斗分离，洗涤，干燥，即可获得纳米银粉体；
实施例2：0.35g 月桂酸银，0.7g 柠檬酸钠，一定量的去离子水和异丙醇，并用氢氧化钠调节pH值为9~10，，逐渐升温至90~120℃，数分钟后迅速加入的水合肼0.05g，并持续搅拌反应20~30分钟后，溶液变为棕黑色，即可得到稳定的纳米银胶体；用硫酸氢钠调节溶液pH值为6~7，即出现絮状沉淀，布氏漏斗分离，洗涤，干燥，即可获得纳米银粉体； 
实施例3：0.52g 硝酸银，0.87g聚乙烯醇，一定量的去离子水，并用碳酸氢钠调节pH值为9~10，，逐渐升温至90~120℃，数分钟后迅速加入的水合肼0.07g并持续搅拌反应20~30分钟后，溶液变为棕黑色，即可得到稳定的纳米银胶体；用磷酸调节溶液pH值为6~7，即出现絮状沉淀，布氏漏斗分离，洗涤，干燥，即可获得纳米银粉体；取些许所得纳米银粉体直接分散于二甲苯中，超声分散数分钟，即可获得黄绿色纳米银胶体。
实施例4：0.11g 月桂酸银，0.55g 2-十烯丁二酸酐，一定量的去离子水和一缩二乙二醇，并用碱式碳酸铜调节pH值为9~10，，逐渐升温至90~120℃，数分钟后迅速加入的葡萄糖0.37g，并持续搅拌反应20~30分钟后，溶液变为棕黑色，即可得到稳定的纳米银胶体；用盐酸调节溶液pH值为6~7，即出现絮状沉淀，布氏漏斗分离，洗涤，干燥，即可获得纳米银粉体；取些许所得纳米银粉体直接分散于四氢呋喃中，超声分散数分钟，即可获得黄绿色纳米银胶体。
实施例5：2.11g 硝酸银，0.55g壬烯基丁二酸酐，一定量的去离子水，并用氢氧化钠调节pH值为9~10，，逐渐升温至90~120℃，数分钟后迅速加入的葡萄糖0.37g，并持续搅拌反应20~30分钟后，溶液变为棕黑色，即可得到稳定的纳米银胶体；用盐酸调节溶液pH值为6~7，即出现絮状沉淀，布氏漏斗分离，洗涤，干燥，即可获得纳米银粉体；取些许所得纳米银粉体直接分散于丙酮中，超声分散数分钟，即可获得黄绿色纳米银胶体。

Claims (9)

1.一种球形纳米银的原生态分离和再分散的方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）将银盐和有机保护剂溶解于溶剂中，用碱性物质调节pH值为9~10，升温至90~120℃，然后将还原剂加入反应体系，并持续搅拌反应20~30分钟，得到稳定的纳米银胶体；
（2）在搅拌下，用酸性物质调节纳米银胶体的pH值为4~7，并持续搅拌反应10~20分钟，胶体溶液逐渐出现絮状沉淀，用布氏漏斗抽虑，然后洗涤，干燥，获得纳米银颗粒；
（3）将上述获得的纳米银颗粒直接分散于有机溶剂中，超声分散，搅拌10~20分钟，获得原生态分散的纳米银胶体；
上述步骤中，有机保护剂和银盐的摩尔比为0.01：1~3：1，每0.01mol银盐添加5～50 ml溶剂，还原剂和银盐的摩尔比为1：1~3：1。
2.根据权利要求1所述的球形纳米银的原生态分离和再分散的方法，其特征在于：所使用的碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾或者碱式盐。
3.根据权利要求1所述的球形纳米银的原生态分离和再分散的方法，其特征在于：所使用的酸性物质为盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、醋酸或者酸式盐。
4.根据权利要求1所述的球形纳米银的原生态分离和再分散的方法，其特征在于：所使用的还原剂为硼氢化钠、水合肼、苯肼、次亚磷酸钠、维生素C、葡萄糖中的一种，或者其中的几种。
5.根据权利要求1所述的球形纳米银的原生态分离和再分散的方法，其特征在于：所使用的有机保护剂为聚乙烯醇、柠檬酸钠、豆蔻酸中的一种，或其中的几种。
6.根据权利要求1所述的球形纳米银的原生态分离和再分散的方法，其特征在于：所使用的银盐为醋酸银、硝酸银或者月桂酸银中的一种。
7.根据权利要求1所述的球形纳米银的原生态分离和再分散的方法，其特征在于分离前后所使用的溶剂是去离子水、乙醇、乙二醇、丙三醇、一缩二乙二醇中的一种，或其中的几种。
8.根据权利要求1所述的球形纳米银的原生态分离和再分散的方法，其特征在于分离前纳米银的粒径为小于10 nm，分离后纳米银粒径仍然小于10 nm。
9.根据权利要求1所述的球形纳米银的原生态分离和再分散的方法，其特征在于根据分散剂的选择，分离后的纳米银粉体可直接分散于有机溶剂中。
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