CN108284232B - 一种银纳米粒子的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种银纳米粒子的制备方法。本发明的银纳米粒子的粒径在1～10nm之间；具体步骤如下：(1)将薄荷醇加热熔化；搅拌下向熔化的薄荷醇中加入正十二硫醇，形成溶液；(2)向溶液中加入硝酸银水溶液，加完后继续搅拌；(3)加入硼氢化钠水溶液；加完后，在50～60℃下反应；(4)将反应体系冷却至室温，待薄荷醇相完全凝固后，移除水相，将凝固的薄荷醇于真空干燥器中，抽真空至薄荷醇完全升华，所得固体为银纳米粒子。本发明方法操作简单、条件温和、制备周期短，适合大规模生产，在能源、传感器、催化、抗菌材料领域中具有广阔的应用前景。

Description

一种银纳米粒子的制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，具体的说，涉及一种银纳米粒子的制备方法。
背景技术
Ag纳米材料具有非常优异的物理化学性能，被广泛地用于催化、传感器、光催化、抗菌材料等领域。因而，Ag纳米材料的制备引起了人们的广泛兴趣。其中，由于纳米材料的尺寸对其性能有很大影响，关于Ag纳米材料尺寸调制、控制方面的研究尤其引人关注。目前，已有大量的关于Ag纳米材料尺寸调控的文献报导。但是，目前这方面的研究基本上都集中在Ag纳米结构形成过程，即如何在Ag纳米结构形成过程中通过控制反应参数或引入形貌修饰剂来对Ag纳米材料尺寸进行调控。而关于在后续分离、纯化过程中如何控制Ag纳米材料尺寸的研究却十分罕见。由于Ag纳米材料具有很大的表面能，很不稳定，尽管人们已加入了包覆剂以稳定Ag纳米材料，但在随后的分离、纯化过程中，Ag纳米材料仍然易于团聚、相互融合、长大，从而导致所得产品尺寸与预期目标相距甚远。这个问题在尺寸小于10nm的Ag纳米材料的后处理过程中尤其严重。人们现在主要采用冷冻干燥技术来解决这个问题。然而利用这个方法的制备周期较长，且需要在真空环境中进行，因而不利于大规模生产。为此，开发一种操作简单、条件温和、制备周期短的技术来解决上述问题具有重要意义。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种粒径小于10nm的银纳米粒子的制备方法。本发明方法具有操作简单、产品质量高、条件温和、制备周期短、适合大规模生产等优点；能解决Ag纳米粒子在分离、纯化过程中易于团聚、融合、长大的问题。本发明所得银纳米粒子尺寸分布窄。
本发明的技术方案具体介绍如下。
一种银纳米粒子的制备方法，所述银纳米粒子的平均直径在1～10nm之间；具体步骤如下：
(1)将薄荷醇在50～60℃的温度下熔化，之后搅拌下向熔化的薄荷醇中加入正十二硫醇，形成溶液；
(2)向步骤(1)得到的溶液中，加入硝酸银水溶液，加完后继续搅拌5～15min；
(3)向步骤(2)的反应体系中加入硼氢化钠水溶液；加完后，在50～60℃的温度下继续反应1～6h；
(4)将反应体系冷却至室温，待薄荷醇相完全凝固后，移除水相，将凝固的薄荷醇于真空干燥器中，抽真空至薄荷醇完全升华，所得固体为银纳米粒子。
本发明中，银纳米粒子的平均直径在2～6nm之间。
本发明中，步骤(1)中，薄荷醇和正十二硫醇的质量比为40:1～50:1。
本发明中，硝酸银水溶液浓度为0.01～1mol/L,硼氢化钠水溶液的浓度为0.01～1mol/L；硝酸银和硼氢化钠的摩尔比为1:1。
本发明中，薄荷醇的质量与硝酸银水溶液及硼氢化钠水溶液总体积的配比为1:5～5:1g/ml。
本发明中，步骤(3)中，反应时间为2～4h。
和现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明工艺简单，条件温和，产物分离简单；得到的银纳米粒子分散性好，结晶性好，尺寸分布窄。
附图说明
图1是实施例1中所制得的Ag纳米粒子在不同放大倍数下的TEM照片；(a)单位尺寸50nm，(b)单位尺寸5nm。
图2是实施例1中所制得的Ag纳米粒子XRD图。
图3是实施例1中制得的Ag纳米粒子的尺寸分布图。
图4是实施例2中所制得的Ag纳米粒子TEM照片。
图5是实施例2中制得的Ag纳米粒子的尺寸分布图。
图6是实施例3中所制得的Ag纳米粒子TEM照片。
图7是实施例3中制得的Ag纳米粒子的尺寸分布图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细介绍。
实施例1
(1)称取薄荷醇3g置于反应器中，50℃水浴加热至其熔化，同时进行磁力搅拌。
(2)搅拌下向熔化的薄荷醇中加入0.064g正十二硫醇，形成溶液。
(3)将5mL 0.1mol/L的硝酸银水溶液加入反应器中，再磁力搅拌10min。
(4)快速搅拌下，向反应器中滴加1mL 0.5mol/L硼氢化钠水溶液。
(5)滴加完毕后，50℃下反应2h。
(6)保持50℃，停止搅拌，待反应液分层。
(7)将反应体系冷却至室温。待薄荷醇相完全凝固后，移除水相。将凝固的薄荷醇取出，放入真空干燥器中，抽真空至薄荷醇完全升华。所得固体即为银纳米粒子。
使用XRD、TEM对根据本实施例制得的银纳米粒子进行表征，结果示于图1、2。
根据图1的XRD结果获知，所得银纳米粒子产品的结晶度较高；根据图2的TEM图，Ag纳米粒子未发生团聚，通过TEM测的500个粒子的直径加以平均得到银纳米粒子的平均直径为6nm，且各粒子尺寸的相对偏差小于5％,尺寸分布较窄。图3是实施例1中制得的Ag纳米粒子的尺寸分布图，其直径分布在5.9～6.1nm的占90％以上。
实施例2
(1)称取薄荷醇1g置于反应器中，50℃水浴加热至其熔化，同时进行磁力搅拌。
(2)搅拌下向熔化的薄荷醇中加入0.02g正十二硫醇，形成溶液。
(3)将2.5mL 0.01mol/L的硝酸银水溶液加入反应器中，再磁力搅拌10min。
(4)快速搅拌下，向反应器中滴加2.5mL 0.01mol/L硼氢化钠水溶液。
(5)滴加完毕后，50℃下反应1h。
(6)保持50℃，停止搅拌，待反应液分层。
(7)将反应体系冷却至室温。待薄荷醇相完全凝固后，移除水相。将凝固的薄荷醇取出，放入真空干燥器中，抽真空至薄荷醇完全升华。所得固体即为银纳米粒子。
使用TEM对根据本实施例制得的银纳米粒子进行表征，结果示于图4。如图所示，所得产品为平均直径2nm的银纳米粒子，且尺寸分布较窄、没有发生团聚。图5是实施例2中制得的Ag纳米粒子的尺寸分布图，其直径分布在1.95-2.05nm之间的占95％左右。
实施例3
(1)称取薄荷醇10g置于反应器中，60℃水浴加热至其熔化，同时进行磁力搅拌。
(2)搅拌下向熔化的薄荷醇中加入0.2g正十二硫醇，形成溶液。
(3)将1mL 1mol/L的硝酸银水溶液加入反应器中，再磁力搅拌10min。
(4)快速搅拌下，向反应器中滴加1mL 1mol/L硼氢化钠水溶液。
(5)滴加完毕后，60℃下反应5h。
(6)保持60℃，停止搅拌，待反应液分层。
(7)将反应体系冷却至室温。待薄荷醇相完全凝固后，移除水相。将凝固的薄荷醇取出，放入真空干燥器中，抽真空至薄荷醇完全升华。所得固体即为银纳米粒子。
使用TEM图对根据本实施例制得的银纳米粒子进行表征，结果示于图6。如图所示，所得产品为平均直径为3nm的银纳米粒子，没有发生团聚。图7是实施例3中制得的Ag纳米粒子的尺寸分布图，其直径分布在2.9-3.1nm之间的占95％左右。

Claims (6)

1.一种银纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述银纳米粒子的平均直径在1～10nm之间；具体步骤如下：
(1)将薄荷醇在50～60℃的温度下熔化，之后搅拌下向熔化的薄荷醇中加入正十二硫醇，形成溶液；
(2)向步骤(1)得到的溶液中，加入硝酸银水溶液，加完后继续搅拌5～15min；
(3)向步骤(2)的反应体系中加入硼氢化钠水溶液；加完后，在50～60℃的温度下继续反应1～6h；
(4)将反应体系冷却至室温，待薄荷醇相完全凝固后，移除水相，将凝固的薄荷醇于真空干燥器中，抽真空至薄荷醇完全升华，所得固体为银纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，银纳米粒子的平均直径在2～6nm之间。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，薄荷醇和正十二硫醇的质量比为40:1～50:1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，硝酸银水溶液浓度为0.01～1mol/L,硼氢化钠水溶液的浓度为0.01～1mol/L；硝酸银和硼氢化钠的摩尔比为1:1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，薄荷醇的质量与硝酸银水溶液及硼氢化钠水溶液总体积的配比为1:5～5:1g/ml。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，反应时间为2～4h。
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