CN102181885A

CN102181885A - 通过电解制备纳米银溶液的方法

Info

Publication number: CN102181885A
Application number: CN 201110086896
Authority: CN
Inventors: 顾宁; 汪清; 徐丽娜; 柳东芳; 柏婷婷
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2011-09-14

Abstract

本发明公开了一种可快速制备长期稳定单分散好的纳米银的方法，基于电化学法，提供一种实现尺寸可调，粒径均一，单分散性好，保存时间长的纳米银的制备方法。以直径为2~4mm、长度为80~100mm的两根银针作为电极，采用浓度为5~15g/L、体积为200mL的聚乙烯醇溶液做电解液，控制电压为15~30V，通电时间为2~10分钟，制得尺寸均一的纳米银。本发明制备的纳米银具有快速简单，安全性高，尺寸可调，稳定时间长，无需避光密闭保存，干燥后易成膜，可实现大规模制备的优点。

Description

通过电解制备纳米银溶液的方法

技术领域

本发明属于纳米银制备技术领域，具体涉及一种通过电解制备纳米银溶液的方法。

背景技术

纳米银具有很好的抗菌作用已经得到广泛的认可，纳米银由于具有独特的光学、电学性质及潜在的催化特性而得到了广泛的研究。例如应用于生物及化学传感、表面增强拉曼散射、分子生物学以及电子学等方面。而且纳米银具有优异的导电性能和电催化性能，其导电率比普通银块至少高出20倍；纳米银不仅具有很好的表面增强拉曼散射效应以外还具有表面增强双光子吸收和荧光增强等一些与表面有关的光学现象；纳米银由于尺寸小，比表面积大，因此具有很强的催化作用，通过纳米银的催化，可以提高一些产物的产率；纳米银具有很好的抗菌效果，决定了它在医学、化妆品、纺织领域具有很好的应用前景。纳米银的抗菌具有广谱杀菌且无任何耐药性、强效抗菌、渗透性强、抗菌持久等特点，能够杀死600多种细菌。因此纳米银广泛地应用于烧烫伤、烧伤植皮、导尿管、创伤敷料、妇女外科抗菌、医疗器械、抗菌织物、环境消毒等许多领域。

司民真等(光谱学与光谱分析，2007，27：948-952)也报道过用聚乙烯醇做稳定剂来制备纳米银，但这种方法反应时间长，尺寸不均一而且不可调控，而且反应需要加入硝酸银影响了产物的纯度，并且未说明能够保存的时间。中国专利200710066285.9分别使用柠檬酸钠和聚乙烯醇制备的纳米银具有很好的长期活性，但电解时间长，需要加入硝酸银影响了产物的纯度，特别是柠檬酸钠的加入会对纳米银的光学性质也产生一定的影响，尺寸均一性不好，制备的纳米银具有长期的活性，但光学性质和尺寸都可能产生了变化。纳米银的制备方法多为化学还原法，通常需要加入还原剂来还原银盐得到纳米粒子，而某些还原剂的加入会对纳米银的光学性质也会产生一定的影响，而且部分还原剂本身也具有一定毒性。传统方法制备的纳米银在溶液中很不稳定，在室温下保存几个月甚至几天就容易发生团聚沉淀，尺寸也会变化，因此对纳米银的保存要求也比较高，而且纳米银在溶液中很容易被氧化分解，使得纳米银的许多性质发生了变化，不利于纳米银的推广与应用。本发明因此而来。

发明内容

本发明目的在于提供一种通过电解制备纳米银溶液的方法，解决了现有技术中纳米银的制备采用化学还原法导致纳米银性质容易受到影响以及纳米银难以保存等问题。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种通过电解制备纳米银溶液的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(1)以浓度为5～15g/L的聚乙烯醇溶液做电解质溶液、以纯度在99.95％以上的银棒做正负极和直流稳压电源构建电解体系；

(2)电解体系在电压为15～30V，通电电解2～10分钟获得纳米银溶液。

优选的，所述方法中采用的银棒直径为2～4mm，长度为80～100mm，电极间距为2～4cm。

优选的，所述方法中电解质溶液控制在20～95℃。

优选的，所述方法中电解质溶液控制在50～95℃。

优选的，所述方法中电解体系中加入集热式恒温加热磁力搅拌器进行加热恒温。

本发明基于电化学法制备尺寸均一、粒径可控的银纳米粒子，而且光学性质基本稳定，保存时间超过一年，尺寸仍然保持不变，具有很好的尺寸和光学稳定性。

本发明提供了一种快速制备具有长期稳定性的且保持单分散性很好的纳米银的方法，采用浓度为5～15g/L、体积为200mL的聚乙烯醇溶液做电解液，通过电解获得粒径均一的纳米银颗粒。该方法使用纯度为99.99％的银针做正负极，直径为2～4mm，长度为80～100mm，电极间距为2～4cm。使用的电压为15～30V，通电时间为2～10分钟。

优选的方法中，通过改变水浴温度，从室温到95℃获得粒径为30～50nm的纳米银溶液。

本发明得到的纳米银溶液干燥后可自组装形成纳米银复合膜。具体的本发明采用的纳米银制造装置包括直流稳压电源、银棒阴阳极和电解液组成的电解体系，电解体系中设置集热式恒温加热磁力搅拌器进行恒温加热。

本发明涉及的是一种快速制备单分散的纳米银的制备方法，属于纳米技术，金属纳米颗粒胶体及纳米银复合膜的制备方法领域。一种可快速制备长期稳定单分散好的纳米银的方法，基于电化学法，提供一种实现尺寸可调，粒径均一，单分散性好，保存时间长的纳米银的制备方法。以直径为2～4mm、长度为80～100mm的两根银针作为电极，采用浓度为5～15g/L、体积为200mL的聚乙烯醇溶液做电解液，控制电压为15～30V，通电时间为2～10分钟，制得尺寸均一的纳米银。本发明制备的纳米银具有快速简单，安全性高，尺寸可调，稳定时间长，无需避光密闭保存，干燥后易成膜，可实现大规模制备的优点。

本发明的目的在于提供一种简单、快速合成尺寸均一，粒径可控的纳米银的制备方法。本发明方法制得的纳米银具有单分散性好，保存时间长，成本低廉，可应用于工业上的大规模制备，不需要避光和低温保存，在室温下保存一年以上仍然保持尺寸不变，而且所制备的纳米银干燥后能自发形成纳米银复合膜。

相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：

本发明方法简单、成本低廉，在聚乙烯醇稳定下，只需两根纯度较高的银电极通过电解就可以得到银纳米粒子；安全性高，稳定剂无毒，在较低的电压下制备可以保证人身安全，提高了安全性；得到的纳米粒子尺寸均一，粒径可调，只需要简单的调控反应温度就可以得到不同粒径的银纳米粒子；重复性好，稳定时间长，室温下无需避光可以保存超过一年，紫外可见光谱及透射电镜结果显示所制备的纳米银具有光学稳定性，纳米粒子的尺寸基本没有发生明显的变化；无需加入还原剂和含银的银盐，进一步提高了产物的纯度；反应时间快，可大规模制备，反应只需几分钟就可以获得几百毫升的纳米银溶液；易成膜，得到的纳米银溶液干燥后可以形成纳米银复合膜，可以喷洒在一些固体界面上，而且不易脱落，对抗菌消毒具有广泛的应用价值。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明实施例1纳米银溶液扫描电镜图；

图2为本发明实施例1纳米银溶液粒径分布图；

图3为本发明实施例2纳米银溶液扫描电镜图；

图4为本发明实施例2纳米银溶液粒径分布图；

图5为本发明实施例3纳米银溶液扫描电镜图；

图6为本发明实施例3纳米银溶液粒径分布图；

图7为本发明存放一年后的纳米银溶液扫描电镜图；

图8为本发明存放一年后的纳米银溶液粒径分布图；

图9为本发明存放一年后的纳米银溶液紫外可见光谱谱图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例1纳米银溶液的制备

以直径2mm，长为90mm的银针作为电极，在250mL的烧杯中加入200mL的水，称取2g聚乙烯醇在水浴磁力搅拌下溶于所加的水中，形成无色透明溶液，待聚乙烯醇完全溶解后，将水浴温度固定95℃。待温度恒定后，在烧杯上加入固定有银针电极的聚四氟乙烯塞子，电极间距保持2cm，在25V直流电压下通电3min，即可得到纳米银溶液。经测定，如图1和图2所示，纳米银溶液的平均粒径为50nm。

实施例2纳米银溶液的制备

以直径2mm，长为90mm的银针作为电极，在250mL的烧杯中加入200mL的水，称取2g聚乙烯醇在水浴磁力搅拌下溶于所加的水中，形成无色透明溶液，待聚乙烯醇完全溶解后，将水浴温度固定75℃。待温度恒定后，在烧杯上加入固定有银针电极的聚四氟乙烯塞子，电极间距保持2cm，在25V直流电压下通电4min，即可得到纳米银溶液。经测定，如图3和图4所示，纳米银溶液的平均粒径为35nm。

实施例3纳米银溶液的制备

以直径2mm，长为90mm的银针作为电极，在250mL的烧杯中加入200mL的水，称取2g聚乙烯醇在水浴磁力搅拌下溶于所加的水中，形成无色透明溶液，待聚乙烯醇完全溶解后，将水浴温度固定50℃。待温度恒定后，在烧杯上加入固定有银针电极的聚四氟乙烯塞子，电极间距保持2cm，在25V直流电压下通电5min，即可得到纳米银溶液。经测定，如图5和图6所示，纳米银溶液的平均粒径为30nm。

实施例4纳米银溶液的稳定性检测

按照实施例3的方式制备得到纳米银溶液。将制备的纳米银溶液装入蓝盖瓶中保存，无需避光密闭保存，室温下保存一年以上，稳定性基本没有影响。将保存15个月后的纳米银溶液放到紫外可见光谱检测仪下进行检测，通过紫外可见光谱表征显示光谱的形状与保存前的刚制备后的纳米银溶液相比基本没有明显的变化，最大吸收峰的位置仅发生了2nm的红移(如图9所示)，显示所制备的纳米银具有很好的光学稳定性。通过透射电镜显示保存一年后的纳米银的尺寸仍然保持不变(如图7和图8所示)，表明采用电解法制备的纳米银具有很好的长期稳定性。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种通过电解制备纳米银溶液的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

（1）以浓度为5~15g/L的聚乙烯醇溶液做电解质溶液、以纯度在99.95%以上的银棒做正负极和直流稳压电源构建电解体系；

（2）电解体系在电压为15~30V，通电电解2~10分钟获得纳米银溶液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法中采用的银棒直径为2~4mm，长度为80~100mm，电极间距为2~4cm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法中电解质溶液控制在20～95℃。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述方法中电解质溶液控制在50～95℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法中电解体系中加入集热式恒温加热磁力搅拌器进行加热恒温。