周浩银纳米颗粒的制备

1、银纳米颗粒的制备摘要：本文采用的是在溶液中制备纳米银颗粒，虽然制出的银颗粒的形貌和大小不是很好控制，但是此种方法操作较为简便，对实验室的环境要求也比较低。通过在低浓度的硝酸银溶液中加入柠檬酸钠来控制生成的银纳米颗粒的形貌，加入适量的分散剂以防止生成的银颗粒团聚并控制生成的颗粒的粒径大小，并以硼氢化钠作为还原剂，水浴加热。由于一些外在的因素的影响，比如硝酸银的浓度、分散剂的用量、反应的温度等，通过此方法制备出的银颗粒的形貌不太均匀，粒径也不是很小，但是对制备出的银对硼氢化钠和对硝基苯酚的混合溶液做催化实验，催化的效果还是可以的。关键词：纳米银 PVP（聚乙烯吡咯烷酮 K-30） 柠檬酸钠 硼氢化

2、钠 聚乙二醇 0、 引言从本世纪初开始，银纳米颗粒因其在抗菌、光学、催化、电子学及数据存储等方面具有广阔的应用前景而获得了科研人员的极大关注。目前制备银纳米颗粒分为负载型和胶体溶液型两种。传统的制备方法中，负载型银纳米颗粒的载体合成过程相对复杂；胶体型银纳米颗粒多依靠大分子表面活性剂维持溶液体系稳定，而过强的表面活性剂对银颗粒的反应活性及体系的应用性能会产生不良影响。1、 实验1.1原料硝酸银（AgNO_3>99.8%)，柠檬酸钠，聚乙烯吡咯烷酮K-30（PVP)，聚乙二醇，硼氢化钠。1.2实验方法1.2.1制备首先将30mL 1mmol/L硝酸银水溶液溶液、0.04g柠檬酸钠、0.02

3、gPVP和30mL聚乙二醇加入一个250mL的烧杯，然后加入磁力搅拌子，在40度水浴中加热搅拌二十分钟，使得药品充分混合。最后边搅拌，边慢慢滴加30mL 2mmol/L硼氢化钠，随着硼氢化钠溶液的加入，反应溶液逐渐由刚开始的乳白色慢慢变为土黄色。1.2.2表征与测试 用UV-3150型紫外-可见光光度计分析银的光学性质，将银溶液3mL加入石英比色皿中后，置于光谱仪样品槽中测量，通过吸收曲线反映银粒子的形貌，还有均一程度；在对银溶液做催化测试，由催化速率的快慢，可以反映出银粒子的粒径大小。（催化所用的试剂：1.7mL 0.15mmol/L硼氢化钠和2mL 0.2mmol/L对硝基苯酚）2、 结果

4、与讨论2.1反应物浓度对制备的银颗粒的影响成比例的改变硝酸银、柠檬酸钠、PVP和硼氢化钠的用量，在相同的反应条件下，通过比较得出不同浓度的反应物浓度对制备的银的粒径和分布的影响，见图1（图1中，红线为低浓度（0.01mol/L）下制备的银颗粒的分光测试曲线；黑线为高浓度（0.1mol/L）下制备的银颗粒的分光测试曲线。）图1 不同硝酸银浓度的吸收曲线通过图形的对比，得出结论：当反应物浓度较低时，制备出来的银的粒径比较均匀，造成这一现象的原因可能是浓度太高导致生成银颗粒的速率太快，从而发生了团聚，使得分光计测出的粒径不均匀。2.2分散剂种类不同对银的粒径的影响固定硝酸银、柠檬酸钠和硼氢化钠的用量

5、，分别试用PVP或者聚乙二醇或者PVP和聚乙二醇的混合溶液作为分散剂，比较三种分散剂对银粒径的影响，见图2（图2中，a为只加入PVP作为分散剂的，b为加入PVP和聚乙二醇的混合溶液作为分散剂的，c为只加入聚乙二醇作为分散剂的。）图2 不同种类分散剂的吸收曲线通过对图2的分析，得出结论：在本实验的操作下，聚乙二醇的分散效果比PVP的分散效果要好，在原本用单一PVP做分散剂的实验中加入聚乙二醇之后，所制备的银的粒径的均匀程度得到了显著的提高，但是由于时间原因，没有对两种分散剂做更深一步的探讨，比如有可能是因为两种分散剂的用量的不同才引起了这种不同的效果。2.3反应温度对银粒径的影响固定反应物的用量

6、和比例，和反应物的加入次序，和反应物的加入方式，只改变反应的温度，通过对生成的银颗粒进行测试，得出温度的影响，见图3（图3中，a为在40下制备的银颗粒，b为在50下制备的银颗粒。）图3 不同温度的吸收曲线由图3，我们可以得出结论：温度越低，生成的银的粒径大小越均匀。温度越低，反应速率越慢，再加上在滴加硼氢化钠时，滴加速度缓慢，快速搅拌，反应比较均匀，所以生成的银颗粒比较均匀。由于所做实验次数不多，而且选取的温度只有两种，所以所得到的结论还需要做进一步论证。2.4分散剂用量对银粒径的影响固定硝酸银、柠檬酸钠和硼氢化钠的用量，控制反应条件不变，改变PVP的用量，再分别对所制备的银溶液做分光测试，测

7、试结果见图4（图4中，a为使用了0.15gPVP所制备出的银，b为使用了0.02gPVP所制备出的银。）图4 不同分散剂用量的吸收曲线通过比较得出结论：PVP的用量也不能太多，要控制适当的PVP用量，太多的话，可能会干扰银颗粒的生成，影响其形貌；但是由于所作实验的次数有限，没有通过实验得出最佳用量。2.5硼氢化钠采取不同的滴加方式对银粒径的影响控制反应物用量不变和环境不变，改变硼氢化钠的滴加方式，对生成的银颗粒测试比较，最终得出相对好的反应方式，见图5（图5中，a为手动滴加硼氢化钠制备出的银，b为通过吊水瓶缓慢滴加制备的银。）图5 不同滴加方式的吸收曲线通过对曲线的观察，发现：通过吊水瓶缓慢滴

8、加的方式反应而制备出的银颗粒粒径大小比较均一，而通过人工滴加方式反应生成的银颗粒粒径大小不均匀；吊水瓶滴加可以控制硼氢化钠匀速滴入，使得反应的进行也是匀速的，而人工滴加就达不到这种效果。3、 催化1.7ml 0.15mmol/L 硼氢化钠与2ml 0.2mmol/L对硝基苯酚混合后，加入刚刚制备的银溶液若干，摇匀，放入比色皿中，然后通过紫外光分光计测试，通过对溶液测试曲线的峰值的下降速率，得出催化效果的好坏。这也是衡量制备出的银颗粒的好坏的一种测试标准。3.1不同反应物浓度下制备出的银对催化的影响控制反应条件不变，催化剂的用量不变，用不同浓度下制备出的银溶液做催化实验，通过比较催化的时间长短得

9、到哪一种银的催化效果更好，见图6和图7（图6是0.1mol/L硝酸银制备出的银，图7是0.01mol/L硝酸银制备出的银。）图6 0.1mol/L硝酸银制备出的银的催化吸收曲线图7 0.01mol/L硝酸银制备出的银的催化吸收曲线通过比较得出结论:在低浓度下制备的银颗粒的催化效果比较好，由此也印证了2.1中的结论，低浓度下制备出的银的粒径相对要小一点，从而催化效果会好一些。3.2银溶液用量对催化的影响控制反应条件不变，改变银溶液的用量，分析比较其催化效果，见图8和图9（图8 滴加5滴银溶液，图9 滴加2滴银溶液。（一滴大约为0.125ml）图8 5滴银溶液的催化吸收曲线图9 2滴银溶液的催化吸

10、收曲线结论：银溶液的用量对催化效果影响不大，但是总的趋势是用量越多催化效果越明显，其中可能是因为用量多了之后，银颗粒的量也多了，从而影响了催化的效果。3.3不同温度下制备出的银的催化效果控制催化剂的用量和初始混合溶液的用量，在相同的反应条件下，分别用在不同温度下制得的银溶液进行催化，然后比较他们的催化效果如何，见图10和图11（图10为40下制备出的银，图11为50下制备出的银。）图10 40时的催化吸收曲线图11 50时的催化吸收曲线由图象可知，在40下制备出的银颗粒，催化效果比50下制备出的好一些，但是由于只做了这两种温度下的实验，而且效果也不是特别明显，所以不能得出温度对银颗粒的影响，若

11、要得到一些普遍的结论，还需做进一步的实验。3.4不同分散剂下制备出的银的催化效果控制反应条件不变和反应物用量不变，只改变催化剂，分别用在不同分散剂下制备出的银溶液做催化，通过仪器分析其催化效果，见图12、图13和图14（图12为只用PVP作为分散剂的，图13为只用聚乙二醇作为分散剂的，图14为PVP和聚乙二醇混合作为分散剂的。）图12 单一PVP下制备的银的催化吸收曲线图13 单一聚乙二醇下制备的银的催化曲线图14 混合分散剂下制备的银的催化吸收曲线由图象比较，可以得出结论：单纯的用PVP或者用聚乙二醇的时候，聚乙二醇下制备的银的催化效果好一些，而两种分散剂混合下制备的银的催化效果，会更好一些

12、，但是有可能是因为分散剂的量增加了，对生成的银颗粒有影响，还需要进一步研究。4、 实验的总结和改进通过本次实验，基本可以知道:(1)硝酸银浓度不能太高，浓度太高反应剧烈，而且还会出现很严重的团聚现象；(2)PVP的用量不能太少也不能太多，太少了分散效果不好，会出现团聚，而PVP用量太多时，又会对一颗粒的形貌生成有一定的影响，使得一些特殊形貌的银不能很好的生长，在分散剂的选择方面，聚乙二醇相对PVP来说，分散效果会好一点；反应时应采用缓慢滴加的方式进行，这样可以保证制备出的银颗粒粒径比较均匀，也防止了浓度太大，反应快速进行，生成的银颗粒粒径太大的后果。分析与改进：由于本次实验操作的次数不是很多，

13、所以本实验得到的结论，也只是一些初步结论，还需要日后做进一步研究。实验中由于条件原因，所以并不能排除一些干扰因素，比如在空气进行，是否空气中的氧气对它也有一定的影响；反应用的烧杯会不会有一些残留物，对银颗粒的生成有影响；硼氢化钠会发生水解，可能在反应的过程中已经部分水解了，从而影响了反应；由于实验在水浴下进行，而最近室温都在30左右，那么低于30的情况就无法进行测试了。在催化中由于放置时间比较长，可能有一部分硼氢化钠已经水解，所以催化到最后都没有达到峰值为0，这一因素严重影响了实验的结果。在今后的实验中要在烧杯的清洁方面做好工作，以防止杂质对银颗粒的影响，还有是要考虑如何防止硼氢化钠的水解，是否可以通过其他还原剂代替，尽量减少实验室环境对实验的影响。参考文献1何鑫,张梅,尹荔松等.多形貌纳米银的研究进展,材料导报(综述篇), 2009,23(4);36-412张莺.纳米催化剂的制备和最新应用研究进展，山西大同大学学报（自然科学），2008 ,24(4);29-323汪斌，蔡亚，熊洁羽.聚乙二醇在银粉制备中的应用，化工时刊,2010,24(1);9-314 Y