一種納米銀顆粒及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種納米銀顆粒及其制備方法，納米銀顆粒是由20~200份己內(nèi)酰胺、0.1~2.0份銀鹽、0~11.1份聚乙烯比咯烷酮制備而成。本發(fā)明以己內(nèi)酰胺為還原劑，在其熔體中加入AgNO3或AgClO4，攪拌加熱，使Ag+均勻沉淀得到的黑色沉淀物即為納米銀顆粒。己內(nèi)酰胺在體系中即是還原劑，也是溶劑，在無(wú)PVP時(shí)還充當(dāng)保護(hù)劑，從而減少其它化學(xué)試劑的引入，即減少?gòu)U水、廢氣和易揮發(fā)組分產(chǎn)生，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
【專利說(shuō)明】一種納米銀顆粒及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種納米銀顆粒及其制備方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]近幾年來(lái)，貴金屬納米顆粒因特有的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等使得其在光、電、磁、抗腐蝕性、催化等方面表現(xiàn)出非常優(yōu)良獨(dú)特的性質(zhì)，使其成為納米材料領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。相較于金和鉬金，銀在性價(jià)比上有突出優(yōu)勢(shì)(Rycenga,M.; Cobley, C.M.; Zeng, J.; Li, ff.; Moran, C.H.; Zhang, Q.; Qin, D.; Xia, Y.Chemical reviews, 2011, 111 (6)，3669-3712.)，目前納米銀顆粒(簡(jiǎn)稱 Ag NPs)的制備中所采用的還原劑主要有硼氫化鈉、抗壞血酸、檸檬酸鈉、N，N-二甲基甲酰胺和乙二醇(Huang, T.; Xu, X.H.N.J.Mater.Chem，2010，20(44)，9867-9876 ；Sun, Y.; Xia,Y.Advanced Materials, 2003, 15(9)，695-699 ；Silvert, P.-Y.; Herrera-Urbina,R.; Duvauchelle, N.; Vi jayakrishnan, V.; Elhsissen, K.T.J.Mater.Chem.,1996, 6(4)，573-577 ;Pastoriza_Santos, 1.; Liz-Marzan, L.M.Langmuir, 1999,15(4)，948-951);另外，微波或光輻射也可以替代化學(xué)還原劑(Jin，R.; Cao, Y.;Mirkin, C.A.; Kelly, K.; Schatz, G.C.; Zheng, J.Science, 2001，294(5548)，1901-1903)，使銀離子轉(zhuǎn)化為Ag NPs。但在制備過(guò)程中，硼氫化鈉、抗壞血酸、檸檬酸鈉只能作還原劑，制備Ag NPs時(shí)，還需外加溶劑和保護(hù)劑；而N，N-二甲基甲酰胺和乙二醇既可以作還原劑又可以作溶劑，但仍得加 入保護(hù)劑。
[0004]目前利用己內(nèi)酰胺(簡(jiǎn)稱CL)的還原性制備AgNPs還未公開報(bào)道，本發(fā)明的目的就在于利用CL的還原性，在其熔化狀態(tài)下，無(wú)需外加溶劑，甚至無(wú)需保護(hù)劑的使用時(shí)制備歷經(jīng)均勻、可控的Ag NPs。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種納米銀顆粒及其制備方法，利用己內(nèi)酰胺(簡(jiǎn)稱CL)的還原性，在不引入其他化學(xué)試劑下制得納米銀顆粒(簡(jiǎn)稱Ag NPs)。在此體系中，CL既是還原劑，又是溶劑，還可充當(dāng)保護(hù)劑，從而使得Ag NPs的制備變得簡(jiǎn)單，無(wú)廢水廢氣和易揮發(fā)組分產(chǎn)生；并且Ag NPs粒徑可控，CL可以回收再循環(huán)使用。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種納米銀顆粒，由下述組份按重量份制備而成:
己內(nèi)酰胺(CL):20~200份
銀鹽:0.1-2.0份
聚乙烯比咯烷酮(PVP):0~11.1份
所述聚乙烯比咯烷酮的相對(duì)分子質(zhì)量為5000-55000。
[0007]所述銀鹽為硝酸銀(AgNO3)或高氯酸銀(AgClO4)t5[0008]所述聚乙烯比咯烷酮(PVP)相對(duì)分子質(zhì)量為5000-55000 ;納米銀顆粒的粒徑為4~80nmo
[0009]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種上述納米銀顆粒的制備方法，包括以下步驟:
(1)將20-200份己內(nèi)酰胺加入反應(yīng)容器中，加熱使其熔化；
(2)將0-11.1份聚乙烯比咯烷酮加入(I)中熔融的己內(nèi)酰胺中，攪拌并使PVP完全溶
解；
(3)將0.f 2.0份銀鹽加入(2)中，攪拌下持續(xù)反應(yīng)f 16小時(shí)，反應(yīng)過(guò)程中保持溫度不
變；
(4)將(3)中反應(yīng)物加入與己內(nèi)酰胺等質(zhì)量的水中進(jìn)行溶解，離心后即可得到納米銀顆粒。
[0010]進(jìn)一步，所述步驟(3)中溫度為6(Tl65°C。
[0011]所述步驟(4)中納米銀顆粒的粒徑為4-80ηπι。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
1、本發(fā)明利用己內(nèi)酰胺的還原性,在其熔體中加入AgNO3或AgClO4,攪拌加熱，使Ag+均勻沉淀得到黑色沉淀物即為納米銀顆粒；本發(fā)明制備的納米銀顆粒的粒徑為4-80ηπι且均勻可控；
2、己內(nèi)酰胺在體系中即是還原劑，也是溶劑，在無(wú)PVP時(shí)還充當(dāng)保護(hù)劑，從而減少其它化學(xué)試劑的引入，即減少?gòu)U水、廢氣和易揮發(fā)組分產(chǎn)生，經(jīng)濟(jì)環(huán)保；
3、本發(fā)明的制備方法工藝簡(jiǎn)單，無(wú)廢水、廢氣產(chǎn)生，并且己內(nèi)酰胺可以回收再利用。
[0013]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為實(shí)施例8中納米銀顆粒的XRD圖譜；
圖2為實(shí)施例8中納米銀顆粒的萬(wàn)倍透射電鏡(TEM)圖。
[0015]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例1:首先將20克CL加入100毫升圓底燒瓶中，加熱到60°C使其完全熔融；取0.1克AgNO3加入上述混合物中，攪拌下持續(xù)反應(yīng)I小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束加20克水溶解，離心后即可得到Ag NPs。
[0016]實(shí)施例2:首先將40克CL加入100毫升圓底燒瓶中，加熱到80°C使其完全熔融；將0.1克PVP加入CL熔體中，待PVP完全溶解后，取0.3克AgNO3加入CL熔體和PVP的混合物中，攪拌下持續(xù)反應(yīng)3小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束加40克水溶解己內(nèi)酰胺，離心后即可得到Ag NPs0
[0017]實(shí)施例3:首先將60克CL加入100毫升圓底燒瓶中，加熱到100°C使其完全熔融；將0.5克PVP加入CL熔體中；待PVP完全溶解后，取0.5克AgNO3加入CL熔體和PVP的混合物中，攪拌下持續(xù)反應(yīng)6小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束加60克水溶解己內(nèi)酰胺，離心后即可得到AgNPs。
[0018]實(shí)施例4:首先將80克CL加入250毫升圓底燒瓶中，加熱到120°C使其完全熔融；將1.2克PVP加入CL熔體中；待PVP完全溶解后，取0.7克AgNO3加入CL熔體和PVP的混合物中，攪拌下持續(xù)反應(yīng)6小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束加80克水溶解己內(nèi)酰胺，離心后即可得到AgNPs。[0019]實(shí)施例5:首先將100克CL加入250毫升圓底燒瓶中，加熱到140°C使其完全熔融；將2.0克PVP加入CL熔體中；待PVP完全溶解后，取0.9克AgClO4加入CL熔體和PVP的混合物中，攪拌下持續(xù)反應(yīng)8小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束加100克水溶解己內(nèi)酰胺，離心后即可得到Ag NPs。
[0020]實(shí)施例6:首先將140克CL加入250毫升圓底燒瓶中，加熱到145°C使其完全熔融；將3.0克PVP加入CL熔體中；待PVP完全溶解后，取1.1克AgNO3加入CL熔體和PVP的混合物中，攪拌下持續(xù)反應(yīng)10小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束加140克水溶解己內(nèi)酰胺，離心后即可得到AgNPs。
[0021]實(shí)施例7:首先將160克CL加入250毫升圓底燒瓶中，加熱到150°C使其完全熔融；將5.0克PVP加入CL熔體中；待PVP完全溶解后，取1.3克AgNO3加入CL熔體和PVP的混合物中，攪拌下持續(xù)反應(yīng)12小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束加160克水溶解己內(nèi)酰胺，離心后即可得到AgNPs。
[0022]實(shí)施例8:首先將180克CL加入250毫升圓底燒瓶中，加熱到155°C使其完全熔融；將7.0克PVP加入CL熔體中；待PVP完全溶解后，取1.5克AgNO3加入CL熔體和PVP的混合物中，攪拌下持續(xù)反應(yīng)14小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束加180克水溶解己內(nèi)酰胺，離心后即可得到AgNPs。
[0023]本實(shí)施例制備的納米銀顆粒(Ag NPs)的X射線衍射(XRD)譜圖如圖1所示，圖中銀的特征衍射峰分別是處于38、44、64、77和81的衍射峰分別對(duì)應(yīng)銀的(111)、(200)、(220)、
(311)和(211) 5個(gè)晶面，從而確證了銀的生成，說(shuō)明CL可以還原硝酸銀。
[0024]其萬(wàn)倍透射電鏡(TEM)圖如圖2所示，圖中黑色顆粒為納米銀顆粒，其粒徑均勻，均在20 nm以下。
[0025]結(jié)合圖1和圖2可知，以CL作為體系中的還原劑和溶劑可以制得Ag NPs0整個(gè)過(guò)程工藝簡(jiǎn)單，無(wú)廢水廢氣產(chǎn)生，CL可以回收再利用，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
[0026]實(shí)施例9:首先將180克CL加入250毫升圓底燒瓶中，加熱到160°C使其完全熔融；將10.0克PVP加入CL熔體中；待PVP完全溶解后，取1.7克AgNO3加入CL熔體和PVP的混合物中，攪拌下持續(xù)反應(yīng)16小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束加160克水溶解己內(nèi)酰胺，離心后即可得至Ij Ag NPs0
[0027]實(shí)施例10:首先將200克CL加入250毫升圓底燒瓶中，加熱到165°C使其完全熔融；將11.1克PVP加入CL熔體中；待PVP完全溶解后，取2.0克AgNO3加入CL熔體和PVP的混合物中，攪拌下持續(xù)反應(yīng)16小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束加200克水溶解己內(nèi)酰胺，離心后即可得至Ij Ag NPs0
【權(quán)利要求】
1.一種納米銀顆粒，其特征在于:由下述組份按重量份制備而成: 己內(nèi)酰胺:20~200份 銀鹽:0.1-2.0份 聚乙烯比咯烷酮:0-11.1份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀顆粒，其特征在于:所述聚乙烯比咯烷酮的相對(duì)分子質(zhì)量為5000~55000。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀顆粒，其特征在于:所述銀鹽為硝酸銀或高氯酸銀。
4.一種如權(quán)利要求1所述的納米銀顆粒的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)將20-200份己內(nèi)酰胺加入反應(yīng)容器中，加熱使其熔化； (2)將0-11.1份聚乙烯比咯烷酮加入(1)中熔融的己內(nèi)酰胺熔體中，攪拌并使其完全溶解；(3)將0.1- 2.0份銀鹽加入(2)中，攪拌下持續(xù)反應(yīng)f 16小時(shí)，反應(yīng)過(guò)程中保持溫度不變； (4)將(3)中反應(yīng)物加入與己內(nèi)酰胺等質(zhì)量的水中進(jìn)行溶解，離心后即可得到納米銀顆粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米銀顆粒的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中溫度為60~165°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米銀顆粒的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中納米銀顆粒的粒徑為4~80nm。
【文檔編號(hào)】B22F9/24GK103920888SQ201410129193
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】楊桂生, 段建平 申請(qǐng)人:合肥杰事杰新材料股份有限公司