采用異煙肼室溫制備納米銀溶膠的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用異煙肼室溫制備納米銀溶膠的方法。以硝酸銀為銀源，采用異煙肼兼作絡(luò)合劑和還原劑，水溶性表面活性劑為保護劑，在常溫下制備得平均粒徑在100nm以內(nèi)的納米銀溶膠，室溫下放置30天后，顆粒粒度沒有明顯變化。本發(fā)明不僅可以實現(xiàn)常溫常壓操作，對環(huán)境綠色環(huán)保，工藝過程簡單，還可以得到銀濃度范圍較廣，顆粒粒徑可控，分散性良好的納米銀溶膠。所采用的異煙肼在作為還原劑的同時，還能起到絡(luò)合作用，可以有效地控制顆粒的粒徑，提高溶膠的穩(wěn)定性。
【專利說明】采用異煙肼室溫制備納米銀溶膠的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明公開了一種采用異煙肼室溫制備納米銀溶膠的方法。具體涉及一種采用異 煙肼兼作絡(luò)合劑和還原劑，在室溫下簡便制備水相納米銀溶膠的技術(shù)，屬于金屬納米功能 材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 作為一種貴金屬材料，銀具有良好的延展性、抑菌性、導(dǎo)電性和傳熱性等顯著特 點，現(xiàn)已在導(dǎo)體材料、電子器件以及環(huán)境保護等多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)銀顆粒的尺寸降 為納米量級時，由于較大的比表面積和小尺寸效應(yīng)，與體材料相比，具有特殊的導(dǎo)電、抑菌 以及催化性能，在生物醫(yī)學(xué)、電子信息、工程材料、涂料、光電、催化等領(lǐng)域均有廣闊的應(yīng)用 前景。
[0003] 近年來，有關(guān)納米銀溶膠制備方法的報道很多，從目前已公開的專利和文獻來看， 雖然配合各種還原劑（如：水合肼、硼氫化物、檸檬酸鈉、葡萄糖和氫氣等）制備納米銀溶膠 的方法為數(shù)不少，但大都無法同時滿足綠色環(huán)保、節(jié)能減耗、工藝簡單、銀含量較大、穩(wěn)定性 良好等工業(yè)化生產(chǎn)以及實際應(yīng)用的要求。如：專利【CN 1759962A】公開了一種納米銀溶膠的 制備方法，該方法以反相微乳液為模板制備得分散均勻的納米銀溶膠，其在實驗過程中采 用有機物作溶劑，毒性大、對環(huán)境污染嚴(yán)重。文獻（材料導(dǎo)報，2010, 24,16)報道了一種采用 水熱法制備球形納米銀的技術(shù)，該方法在水相中進行，雖然可以避免或減小對環(huán)境的污染， 但是由于選用還原性較弱的葡萄糖作為還原劑，為了保證反應(yīng)完全，實驗需要在140°C密封 加熱的條件下進行，從而加大了設(shè)備的投入以及能源的消耗。專利【CN 101731272A】公開了 一種抗菌納米銀溶膠的制備方法，采用還原性較強的硼氫化鈉作還原劑，雖然可以實現(xiàn)在 無需加熱的條件下，制備得到水相納米銀溶膠。但是在操作過程中，為了控制還原速度，不 僅需要借助冰水浴來輔助保持低溫反應(yīng)，還需要通過流量控制設(shè)備維持緩慢的加料速度， 從而控制顆粒的粒徑在納米尺度范圍內(nèi)。這種方法不僅增加了工藝的復(fù)雜性，同時還加長 了反應(yīng)的時間。專利【CN102513544A】公開了一種制備納米銀溶膠的方法，該方法以聚二烯 丙基二甲基胺鹽酸鹽為分散劑，硼氫化鈉為還原劑，實現(xiàn)了在室溫條件下制備納米銀溶膠 的技術(shù)。但是通過該技術(shù)制備得到的銀溶膠銀含量小于〇. 001m〇l/L，難以滿足實際應(yīng)用的 要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種簡單易行的水相納米銀溶膠制 備方法。本發(fā)明中提出的技術(shù)方案不僅可以實現(xiàn)常溫常壓操作，對環(huán)境綠色環(huán)保，工藝過程 簡單，還可以得到銀濃度范圍較廣，顆粒粒徑可控，分散性良好的納米銀溶膠。所采用的異 煙肼在作為還原劑的同時，還能起到絡(luò)合作用，可以有效地控制顆粒的粒徑，提高溶膠的穩(wěn) 定性。所采用的液相還原法以其理論體系完備、工藝條件成熟、易操控、對設(shè)備要求低等顯 著優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] 以硝酸銀為銀源，采用異煙肼兼作絡(luò)合劑和還原劑，水溶性表面活性劑為保護劑， 在常溫下制備得平均粒徑在lOOnm以內(nèi)的納米銀溶膠。
[0007] 具體步驟如下：
[0008] (1)在室溫下，將異煙肼溶解于去離子水中，配制得到溶液A ;將保護劑溶解于去 離子水中，配制得到溶液B ;將硝酸銀固體溶解于去離子水中，配制得到溶液C ;
[0009] (2)在攪拌的條件下，先將溶液A和溶液B混合，然后將溶液C逐滴加入溶液A和 B的混合液中，滴加完畢后，保持室溫反應(yīng)0. 5?6h，得到顆粒平均粒徑小于lOOnm的納米 銀溶膠。
[0010] 本發(fā)明中所選用的保護劑為聚乙烯醇（Poly (vinyl alcohol)，PVA)、聚乙二醇 (Poly (ethylene glycol)，PEG)、聚乙烯批咯燒酮（Polyvinyl pyrrolidone，PVP)等水溶性 表面活性劑。
[0011] 所述的硝酸銀在體系中的濃度為〇· 001?〇· lmol/L。
[0012] 所述的保護劑在體系中的質(zhì)量濃度為0. 01?10%。
[0013] 異煙肼與硝酸銀的摩爾比為0· 25?4。
[0014] 本發(fā)明提供的一種采用異煙肼室溫制備水相納米銀溶膠的方法，以硝酸銀為銀 源，采用異煙肼兼作絡(luò)合劑和還原劑，水溶性表面活性劑為保護劑，在常溫下制備得粒徑在 lOOnm以內(nèi)，粒徑可控，穩(wěn)定性好的納米銀溶膠。通過調(diào)節(jié)保護劑濃度、硝酸銀濃度、異煙肼 和硝酸銀的摩爾比，可實現(xiàn)納米銀溶膠粒徑的控制。
[0015] 本發(fā)明的優(yōu)點是：
[0016] (1)本方法在水相中進行，綠色環(huán)保，環(huán)境友好；
[0017] (2)本方法為常溫常壓操作，僅用普通玻璃反應(yīng)器即可滿足反應(yīng)條件，無需流量控 制、高溫高壓或低溫冷卻等額外輔助設(shè)備，操作條件溫和，設(shè)備簡單，有利于工業(yè)化生產(chǎn)；
[0018] (3)采用異煙肼兼作絡(luò)合劑和還原劑，有助于調(diào)控顆粒的粒徑，提高溶膠的穩(wěn)定 性；
[0019] (4)所得納米銀溶膠中，銀的濃度范圍較廣，顆粒粒徑可控，分散性良好，顆粒的平 均粒徑小于l〇〇nm，室溫下放置30天后，顆粒粒度沒有明顯變化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為實施例1的納米銀顆粒的透射電鏡照片。
[0021] 圖2為實施例2的納米銀顆粒的透射電鏡照片。
[0022] 圖3為實施例3的納米銀顆粒的透射電鏡照片。
[0023] 圖4為實施例4的納米銀顆粒的透射電鏡照片。
[0024] 圖5為實施例5的納米銀顆粒的透射電鏡照片。
[0025] 圖6為實施例6的納米銀溶膠的紫外一可見光譜圖。

【具體實施方式】
[0026] 以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明的技術(shù)和特點做進一步的說明，而不是限制本發(fā)明的 范圍。
[0027] 實施例1
[0028] (1)在室溫下，將0. 68g異煙肼置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，將0. 05g PVP-K30溶解于8. 5mL去離子水中，配制得到溶液B， 將0. 85g硝酸銀置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配制得到0. 10mol/L的溶 液C ;
[0029] (2)在攪拌的條件下，先將0. 50mL溶液A加入溶液B中得到兩者的混合液，然后利 用移液器將1. 〇〇mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在該體系中保護劑PVP-K30 的含量為〇. 5wt %，異煙肼與硝酸銀的摩爾比為0. 5)，繼續(xù)保持室溫反應(yīng)1. 5h后，得到銀濃 度為0. 01m〇l/L的黃棕色納米銀溶膠，其透射電鏡結(jié)果如圖1所示，顆粒的平均粒徑約為 30nm〇
[0030] 實施例2
[0031] (1)在室溫下，將0. 68g異煙肼置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，將0. 50g PVP-K30溶解于4. OmL去離子水中，配制得到溶液B， 將8. 49g硝酸銀置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配制得到1. 00mol/L的溶 液C ;
[0032] (2)在攪拌的條件下，先將5. 00mL溶液A加入溶液B中得到兩者的混合液，然后利 用移液器將1. 〇〇mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在該體系中保護劑PVP-K30 的含量為5. Owt %，異煙肼與硝酸銀的摩爾比為0. 5)，繼續(xù)保持室溫反應(yīng)6h后，得到銀濃 度為0. 10m〇l/L的紅褐色納米銀溶膠，其透射電鏡結(jié)果如圖2所示，顆粒的平均粒徑約為 10nm〇
[0033] 實施例3
[0034] (1)在室溫下，將0. 68g異煙肼置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，將0. 50g PVP-K30溶解于7. OmL去離子水中，配制得到溶液B， 將8. 49g硝酸銀置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配制得到1. 00mol/L的溶 液C ;
[0035] (2)在攪拌的條件下，先將2. 50mL溶液A加入溶液B中得到兩者的混合液，然后利 用移液器將〇. 50mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在該體系中保護劑PVP-K30 的含量為5. Owt %，異煙肼與硝酸銀的摩爾比為0. 5)，繼續(xù)保持室溫反應(yīng)4h后，得到銀濃 度為0. 05mol/L的紅褐色納米銀溶膠，其透射電鏡結(jié)果如圖3所示，顆粒的平均粒徑約為 15nm〇
[0036] 實施例4
[0037] (1)在室溫下，將0. 68g異煙肼置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，將0. 01g PVP-K30溶解于8. 5mL去離子水中，配制得到溶液B， 將0. 85g硝酸銀置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配制得到0. 10mol/L的溶 液C ;
[0038] (2)在攪拌的條件下，先將0. 50mL溶液A加入溶液B中得到兩者的混合液，然后利 用移液器將1. 〇〇mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在該體系中保護劑PVP-K30 的含量為〇. lwt %，異煙肼與硝酸銀的摩爾比為0. 5)，繼續(xù)保持室溫反應(yīng)1. 5h后，得到銀濃 度為0. 01m〇l/L的黃棕色納米銀溶膠，其透射電鏡結(jié)果如圖4所示，顆粒的平均粒徑約為 40nm〇
[0039] 實施例5
[0040] (1)在室溫下，將0. 68g異煙肼置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，將0. 2g PVA溶解于10. OmL的去離子水中，配置得到溶液B，將 〇. 85g硝酸銀置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配制得到0. 10m〇l/L的溶液 C ；
[0041] (2)在攪拌的條件下，將0. 50mL溶液A和3. OmL溶液B混合，并用去離子水稀釋 至9. OmL，然后利用移液器將1. 00mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在該體系 中保護劑PVA的含量為0. 6wt %，異煙肼與硝酸銀的摩爾比為0. 5)，繼續(xù)保持室溫反應(yīng)1. Oh 后，得到銀濃度為0. 01m〇l/L的灰色納米銀溶膠，其透射電鏡結(jié)果如圖5所示，顆粒的平均 粒徑約為60nm。
[0042] 實施例6
[0043] (1)在室溫下，將0. 68g異煙肼置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，將0. 01g PVP-K30溶解于48. 5mL去離子水中，配制得到溶液B， 將0. 85g硝酸銀置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配制得到0. 10mol/L的溶 液C ;
[0044] (2)在攪拌的條件下，先將0. 50mL溶液A加入溶液B中得到兩者的混合液，然后利 用移液器將1. 〇〇mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在該體系中保護劑PVP-K30 的含量為〇. 〇2wt %，異煙肼與硝酸銀的摩爾比為0. 5)，繼續(xù)保持室溫反應(yīng)1. 5h后，得到銀 濃度為〇. 〇〇2mol/L的黃色納米銀溶膠，其紫外--可見光譜圖結(jié)果如圖6所示，溶膠的紫 外最大吸收波長為419nm。
[0045] 實施例7
[0046] (1)在室溫下，將0. 68g異煙肼置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，將0. 2g PVA溶解于10. OmL的去離子水中，配置得到溶液B，將 〇. 85g硝酸銀置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配制得到0. 10m〇l/L的溶液 C ；
[0047] (2)在攪拌的條件下，將0. 10mL溶液A和1. OmL溶液B混合，并用去離子水稀釋 至9. 8mL，然后利用移液器將0. 20mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在該體系 中保護劑PVA的含量為0. 2wt%，異煙肼與硝酸銀的摩爾比為0. 5)，繼續(xù)保持室溫反應(yīng)0. 5h 后，得到銀濃度為0. 002mol/L的灰色納米銀溶膠。
[0048] 實施例8
[0049] (1)在室溫下，將0. 68g異煙肼置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，將0. 05g PVP-K30溶解于5. OmL去離子水中，配制得到溶液B， 將0. 85g硝酸銀置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配制得到0. 10mol/L的溶 液C ;
[0050] (2)在攪拌的條件下，先將4. 00mL溶液A加入溶液B中得到兩者的混合液，然后利 用移液器將1. 〇〇mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在該體系中保護劑PVP-K30 的含量為〇. 5wt %，異煙肼與硝酸銀的摩爾比為4)，繼續(xù)保持室溫反應(yīng)1. 5h后，得到銀濃度 為0. 01m〇l/L的灰色納米銀溶膠。
[0051] 實施例9
[0052] (1)在室溫下，將0. 68g異煙肼置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，將0. 05g PVP-K30溶解于8. 8mL去離子水中，配制得到溶液B， 將0. 85g硝酸銀置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配制得到0. 10mol/L的溶 液C ;
[0053] (2)在攪拌的條件下，先將0. 25mL溶液A加入溶液B中得到兩者的混合液，然后利 用移液器將1. 〇〇mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在該體系中保護劑PVP-K30 的含量為〇. 5wt %，異煙肼與硝酸銀的摩爾比為0. 25)，繼續(xù)保持室溫反應(yīng)1. 5h后，得到銀 濃度為〇. 01m〇l/L的黃棕色納米銀溶膠。
[0054] 實施例10
[0055] (1)在室溫下，將0. 68g異煙肼置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，將0. 40g PEG2000溶解于8. 5mL去離子水中，配制得到溶液B， 將0. 85g硝酸銀置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配制得到0. 10mol/L的溶 液C ;
[0056] (2)在攪拌的條件下，先將0. 50mL溶液A加入溶液B中得到兩者的混合液，然后利 用移液器將1. 〇〇mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在該體系中保護劑PEG2000 的含量為4wt %，異煙肼與硝酸銀的摩爾比為0. 5)，繼續(xù)保持室溫反應(yīng)1. 5h后，得到銀濃度 為0. 01m〇l/L的黃棕色納米銀溶膠。
[0057] 實施例11
[0058] (1)在室溫下，將0. 68g異煙肼置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，將1. 0g PVP-K30溶解于4. OmL去離子水中，配制得到溶液B， 將8. 49g硝酸銀置于50mL的容量瓶中，加入去離子水充分溶解，配制得到1. 00mol/L的溶 液C ;
[0059] (2)在攪拌的條件下，先將5. 00mL溶液A加入溶液B中得到兩者的混合液，然后利 用移液器將1. 〇〇mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在該體系中保護劑PVP-K30 的含量為l〇wt %，異煙肼與硝酸銀的摩爾比為0. 5)，繼續(xù)保持室溫反應(yīng)6h后，得到銀濃度 為0· 10m〇l/L的紅褐色納米銀溶膠。
【權(quán)利要求】
1. 采用異煙肼室溫制備水相納米銀溶膠的方法，其特征是以硝酸銀為銀源，采用異煙 肼兼作絡(luò)合劑和還原劑，水溶性表面活性劑為保護劑，在常溫下制備得平均粒徑在lOOnm 以內(nèi)的納米銀溶膠。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是具體步驟如下： (1) 在室溫下，將異煙肼溶解于去離子水中，配制得到溶液A ;將保護劑溶解于去離子 水中，配制得到溶液B ;將硝酸銀固體溶解于去離子水中，配制得到溶液C ; (2) 在攪拌的條件下，先將溶液A和溶液B混合，然后將溶液C逐滴加入溶液A和B的 混合液中，滴加完畢后，保持室溫反應(yīng)〇. 5?6h，得到顆粒平均粒徑小于lOOnm的納米銀溶 膠。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述的保護劑為聚乙烯醇、聚乙二醇或聚乙烯 吡咯烷酮的水溶性表面活性劑。
4. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述的硝酸銀在體系中的濃度為0.001? 0·lmol/L〇
5. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述的保護劑在體系中的質(zhì)量濃度為0. 01? 10%。
6. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是異煙肼與硝酸銀的摩爾比為0. 25?4。
【文檔編號】B22F9/24GK104043839SQ201410290672
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】王虹, 趙菁菁, 呂麗云 申請人:天津大學(xué)