CN103111245A - 一种负载纳米银粒子的多层石墨相氮化硼胶体的制备方法 - Google Patents
一种负载纳米银粒子的多层石墨相氮化硼胶体的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种负载纳米银粒子的多层石墨相氮化硼胶体的制备方法，属于材料制备的技术领域。所述的负载纳米银粒子的多层石墨相氮化硼体系是一种稳定胶体，拟解决目前纳米银粒子配制过程中引入的保护剂分子包裹或大面积覆盖在银粒子上，从而影响其某些表面特性(如催化性能)。作为载体的石墨相氮化硼，具有无色、化学性能惰性、耐高温、热导好等特征，可便于其进一步的应用。本发明制备方法简单、原料廉价易得、低环境污染、有利于大规模的工业生产，具备显著的经济和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种负载纳米银粒子的多层石墨相氮化硼胶体的制备方法。
背景技术
石墨相氮化硼由于结构上非常类似于石墨，因此又被称作“白石墨”，是一种非常好的高温固体润滑剂，热导材料、抗热、抗氧化材料及催化剂载体等。由于是层状结构，剥离后的氮化硼类似石墨烯片具有很大的比表面积而且可以制成胶体，是一种负载金属纳米粒子非常好的材料。而且负载后的纳米银粒子具有非常高“裸露”表面，有利于催化等领域的应用。但是由于石墨相氮化硼难以剥离溶解在溶剂中，目前有关高分散多层石墨相氮化硼负载金属纳米粒子的报道非常少。因此，利用氮化硼片负载纳米颗粒的具有很高的研究价值和应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种负载纳米银粒子的多层石墨相氮化硼胶体的制备方法。拟解决目前纳米银粒子配制过程中引入的保护剂分子包裹或大面积覆盖在银粒子上，从而影响其某些表面特性(如催化性能)。本发明制备的负载无表面保护剂分子纳米银粒子的多层石墨相氮化硼胶体具有产量高、稳定性好、易保存及所需溶剂便宜。本发明的制备方法简单实用、原料廉价易得、低环境污染、有利于大规模工业生产，具有显著的经济和社会效益。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种负载纳米银粒子的多层石墨相氮化硼胶体的制备方法是多层石墨相氮化硼介导的直接还原法。此方法通过简单超声分散高温烧制的石墨相氮化硼粉体于乙二醇中形成胶体，再通过银镜反应负载银纳米粒子于氮化硼片上。
将摩尔比为1：（6 - 24）的H3BO3和CO(NH2)2放入烧杯中，向烧杯中加入40-50 mL蒸馏水，在65℃下常压蒸干所有的水分，然后将混合物研磨成粉末；取混合样品于刚玉磁舟里，再将其置于横放式高温管式炉里，反应是在氮气气氛的保护下，以5-10℃/min速度升温到900-1000℃再保持4 – 8h；取出样品分别用去离子水、无水乙醇、1mol/L的稀盐酸清洗，离心和烘干后得到白色氮化硼粉体(其晶型结构、拉曼光谱及红外光谱分别如图1、2、3所示)；将粉体加到乙二醇溶剂中，并辅以常规超声半小时，即得到无色透明胶体；0.55M 氨水溶液逐滴加到0.55M 硝酸银溶液直到丁达尔现象开始减弱，取100 μL 银氨溶液在剧烈搅拌下加到9.9 mL步骤（4）的石墨相氮化硼胶体中，随后加入到10 mL 0.03M葡萄糖溶液中，静置4小时，即得到苍白色透明胶体（纳米银粒子均匀地负载在氮化硼上如图4）。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明首次用乙二醇分散的多层石墨相氮化硼作为载体来负载银纳米粒子，只需要简单的银镜反应。该方法具有很好的可控性和重复性、制备过程简单、低环境污染，有利于大规模的工业生产。
（2）本方法制备的纳米银粒子表面不需要常规保护剂分子稳定，因此具有比较大的裸露面积。
附图说明
图1为本发明的石墨相氮化硼粉体的晶型图（XRD）。
图2为本发明的石墨相氮化硼粉体的拉曼谱图（Raman）。
图3为本发明的石墨相氮化硼粉体的红外谱图（FTIR）。
图4为本发明的负载纳米银粒子的石墨相氮化硼透射电镜图（TEM）。
图5为本发明的负载纳米银粒子的石墨相氮化硼降解对硝基苯酚实验图。图中400 nm 处为对硝基苯酚的吸收峰，该处峰值的变化代表其浓度的变化。
具体实施方式
本发明的制备步骤如下：
将摩尔比为1：24的H3BO3和CO(NH2)2放入烧杯中，向烧杯中加入40 - 50 ml蒸馏水，在65℃下常压蒸干所有的水分，然后将混合物研磨成粉末。取混合样品于刚玉磁舟里，再将其置于横放式高温管式炉里。反应是在流速为20-50 mL/min氮气气氛的保护下，以3 - 7℃/min速度升温到900-950℃再保持4 - 7个小时。取出样品用去离子水洗、无水醇洗、1mol/L的稀盐酸洗，离心和烘干后可得到白色氮化硼粉体(其晶型结构、拉曼光谱及红外光谱分别如图1、2、3所示)。把该粉体加到乙二醇溶剂中，并辅以常规超声半小时，即可得到无色透明胶体。0.55M 氨水溶液逐滴加到0.55M 硝酸银溶液直到丁达尔现象开始减弱。取100 μL 银氨溶液在剧烈搅拌下加到9.9 mL 石墨相氮化硼胶体中，随后加入10 mL 0.03M葡萄糖溶液。静置4-8小时，即可得到苍白色透明胶体（纳米银粒子比较均匀地负载在氮化硼上如图4）。
实施例1
取摩尔量比为1：24的H3BO3和CO(NH2)2约30克放于烧杯里，向烧杯中加入40ml的去离子水，在在65℃下常压烘干，研磨混合样品。准确称取15克混合样品放于的刚玉磁舟里，再将磁舟放于横放式管式炉里，反应是在流速为20 mL/min氮气保护下，以5℃/min速度升温到900℃再保持7个小时。。待冷却到室温以后取出样品，用去离子水洗涤，无水乙醇洗涤，1mol/L的盐酸洗涤样品，离心和烘干后可得到白色氮化硼粉体(其晶型结构、拉曼光谱及红外光谱分别如图1、2、3所示)。把该粉体加到乙二醇溶剂中，并辅以常规超声半小时，即可得到无色透明胶体。0.55M 氨水溶液逐滴加到0.55M 硝酸银溶液直到丁达尔现象开始减弱。取100 μL 银氨溶液在剧烈搅拌下加到9.9 mL 石墨相氮化硼胶体中，随后加入10 mL 0.03M葡萄糖溶液。静置4小时，即可得到苍白色透明胶体（纳米银粒子比较均匀地负载在氮化硼上如图4）。
实施例2
取摩尔量比为1：24的H3BO3和CO(NH2)2约30克放于烧杯里，向烧杯中加入40 ml的去离子水，在在65℃下常压烘干，研磨混合样品。准确称取15克混合样品放于刚玉磁舟里，再将磁舟放于横放式管式炉里，反应是在流速为40 mL/min氮气保护下，以6℃/min速度升温到920℃再保持5个小时。。待冷却到室温以后取出样品，用去离子水洗涤，无水乙醇洗涤，1mol/L的盐酸洗涤样品，离心和烘干后可得到白色氮化硼粉体(其晶型结构、拉曼光谱及红外光谱分别如图1、2、3所示)。把该粉体加到乙二醇溶剂中，并辅以常规超声半小时，即可得到无色透明胶体。0.55M 氨水溶液逐滴加到0.55M 硝酸银溶液直到丁达尔现象开始减弱。取100 μL 银氨溶液在剧烈搅拌下加到9.9 mL 石墨相氮化硼胶体中，随后加入10 mL 0.03M葡萄糖溶液。静置6小时，即可得到苍白色透明胶体（纳米银粒子比较均匀地负载在氮化硼上如图4）。
实施例3
取摩尔量比为1：24的H3BO3和CO(NH2)2约30克放于烧杯里，向烧杯中加入40ml的去离子水，在在65℃下常压烘干，研磨混合样品。准确称取15克混合样品放于的刚玉磁舟里，再将磁舟放于横放式管式炉里，反应是在流速为50 mL/min氮气保护下，以7℃/min速度升温到950℃再保持4个小时。待冷却到室温以后取出样品，用去离子水洗涤，无水乙醇洗涤，1mol/L的盐酸洗涤样品，离心和烘干后可得到白色氮化硼粉体(其晶型结构、拉曼光谱及红外光谱分别如图1、2、3所示)。把该粉体加到乙二醇溶剂中，并辅以常规超声半小时，即可得到无色透明胶体。0.55M 氨水溶液逐滴加到0.55M 硝酸银溶液直到丁达尔现象开始减弱。取100 μL 银氨溶液在剧烈搅拌下加到9.9 mL 石墨相氮化硼胶体中，随后加入10 mL 0.03M葡萄糖溶液。静置8小时，即可得到苍白色透明胶体（纳米银粒子比较均匀地负载在氮化硼上如图4）。
实施例4
负载纳米银粒子的石墨相氮化硼降解对硝基苯酚实验
取0.3 mL 100ppm的对硝基苯酚溶液和0.2 mL 0.1M的NaBH4溶液依次加入到装有2.35 mL去离子水的比色皿中, 随后加入0.15 mL刚配制的负载纳米银粒子的石墨相氮化硼胶体。对硝基苯酚的降解利用Cary 50型分光光度计每隔30秒检测一次。从图5中可以看出负载纳米银粒子的石墨相氮化硼对降解对硝基苯酚具有很高的催化活性。
本发明制备得到的石墨相氮化硼粉末经X射线晶体衍射表征(图1) 得到峰值26.27°为其特征且对应于其(002)面；经拉曼谱图(图2)分析, 峰值为1372 cm-1为其特征峰且对应于高频E2g振动模式；经红外谱图(图3)分析, 780 cm-1和1380 cm-1峰分别对应于其A2u 和 E1u振动模式。负载纳米银粒子的石墨相氮化硼经透射电镜(图4)分析，纳米银粒子比较小，比较密集地、均匀地负载在氮化硼上。图5为负载纳米银粒子的石墨相氮化硼降解对硝基苯酚的催化实验，图中400 nm 处为对硝基苯酚的吸收峰，根据Lambert-Beer定律该处峰值的变化代表其浓度的变化，因此从图5中可以看出在9分钟内对硝基苯酚基本降解完。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (2)
1.一种负载纳米银粒子的多层石墨相氮化硼胶体的制备方法，其特征在于：采用多层氮化硼介导的直接还原法将纳米银粒子高密度且稳定地负载在合成的多层石墨相氮化硼片上。
2.根据权利要求1所述的负载纳米银粒子的多层石墨相氮化硼胶体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将摩尔比为1：（6 - 24）的H3BO3和CO(NH2)2放入烧杯中，向烧杯中加入40-50 mL蒸馏水，在65℃下常压蒸干所有的水分，然后将混合物研磨成粉末；
（2）取混合样品于刚玉磁舟里，再将其置于横放式高温管式炉里，反应是在氮气气氛的保护下，以5-10℃/min速度升温到900-1000℃再保持4 – 8h；
（3）取出样品分别用去离子水、无水乙醇、1mol/L的稀盐酸清洗，离心和烘干后得到白色氮化硼粉体；
（4）将步骤（3）的粉体加到乙二醇溶剂中，并辅以常规超声半小时，即得到无色透明胶体；
（5）0.55M 氨水溶液逐滴加到0.55M 硝酸银溶液直到丁达尔现象开始减弱，取100 μL 银氨溶液在剧烈搅拌下加到9.9 mL步骤（4）的石墨相氮化硼胶体中，随后加入到10 mL 0.03M葡萄糖溶液中，静置4小时，即得到苍白色透明胶体。
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