一種制備耐氧化的貴金屬銀納米顆粒的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料制備領域，具體涉及一種利用配位分解法制備耐氧化的貴金屬銀納米顆粒的方法。
【背景技術】
[0002]作為一種高活性和高選擇性的新型材料，銀納米顆粒因其在抗菌、光學、催化、電子學及數據存儲等方面具有廣闊的應用前景而獲得了科研人員的極大關注。研究發(fā)現(xiàn)，當納米顆粒催化劑的粒徑由20納米減少到I納米時，表面原子數將由10%增大到99%,由于表面原子缺少相鄰原子的牽制，有許多懸空鍵，易與其它原子相結合而構成動力學穩(wěn)定體系，所以貴金屬催化劑的顆粒粒徑一旦進入納米級的尺度，比表面積迅速增加，表面活性加強，可在較低的溫度下進行化學反應，減少了副反應的競爭，可提高反應的選擇性，表現(xiàn)出極高的化學催化效率。貴金屬銀及銀-鈀納米顆粒作為催化劑材料，已逐步應用于加氫、氧化、還原和電化學反應等方面，并將具有廣闊的應用前景。銀納米粉體在電子器件領域也有所應用，超細銀粉是電子工業(yè)所用的導電漿料的重要原料，也是白銀深加工的主產品之一。在醫(yī)學領域中，由于納米銀顆粒比表面積較大，具有超強的活性及更強的組織滲透性，研究表明其殺菌作用是普通銀的數百倍。也可以將功能化的納米銀粒子及其與生物技術相結合制成特殊藥物或新型抗體進行局部定向治療等。貴金屬納米顆粒的制備方法包括物理法和化學法。其中，物理法包括蒸發(fā)凝聚法、離子濺射法、激光燒蝕法和機械研磨法。物理方法原理簡單，所得產品雜質少、質量高，但其缺點是對儀器設備要求較高，生產費用昂貴，成本消耗過大，限制了此方法的使用?；瘜W還原法是目前最常用的銀納米材料的制備方法，銀很容易從它的化合物或鹽類中還原出來，因此通常使用銀鹽與適當的還原劑如多元醇、水合臍、硼氫化鈉、檸檬酸鈉等在液相中反應，使銀離子還原為銀單質顆粒。該法得到的銀納米穎粒中雜質含量相對較高，且生成的銀微粒易團聚。通常需加入分散劑、保護劑以降低團聚作用，但同時也降低了產品純度，提高了生產成本。而且，在使用水合肼作還原劑制備銀納米粉體時，盡管所得的粉體的晶粒尺寸較小，但是水合肼具有較強的毒性，在制備微納米粉體時，過量的水合肼對環(huán)境也可產生危害；硼氫化物還原時，由于硼氫化鈉的還原性較強，反應極為劇烈，難以控制反應過程，此外，在還原的過程中經常會產生副產物如金屬硼化物，影響產物的純度及性質。有鑒于此，需要探索一條制備貴金屬銀納米顆粒的新路徑。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于在于解決上述現(xiàn)有制備方法存在的缺點和不足，提供一種操作簡單、過程易于操控、重復性良好、顆粒大小可控的銀納米顆粒的制備方法。
[0004]為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種制備耐氧化的貴金屬銀納米顆粒的方法，包括以下步驟:
[0005]1、金屬鹽溶液的配制
[0006]將硝酸銀溶解于去離子水中，機械攪拌至澄清后加入配位體丙烯酰胺、蔗糖、淀粉或乳酸中的任意一種，最后加入表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮(K-30)，攪拌至溶液完全變?yōu)槌吻澹?br>[0007]2、前驅體的生成
[0008]將步驟I制備的混合溶液用保鮮膜密封，于120-150攝氏度下干燥5_8小時，直至形成疏松多孔的前驅體；
[0009]3、前驅體的煅燒
[0010]于保護氣氛下，將前驅體進行煅燒，煅燒溫度為650-700攝氏度，升溫速率控制在15-20攝氏度/分鐘。
[0011]步驟I中所述的硝酸銀溶液的摩爾濃度為0.01-0.lmol/L ;硝酸銀與配位體的摩爾比為1:1-1:5 ;硝酸銀與表面活性劑的摩爾比為1:5。
[0012]步驟3中所述的保護氣為氮氣或氬氣；氣體的流量為20-30毫升/分鐘。
[0013]步驟3中所述的煅燒時間為3-5小時。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點；
[0015]I)本發(fā)明使用的藥品廉價無毒性，也不出現(xiàn)對環(huán)境有影響的有毒氣體，且操作簡單，過程易于操控，重復性良好，制備的銀納米顆粒的晶粒尺寸均一。
[0016]2)本發(fā)明所制備的銀納米粒子尺寸為5-25納米，表面包覆一層很薄的碳膜，具有保護作用，可以有效防止銀納米顆粒被氧化，樣品保存半年后依然能夠以單質形式存在，可以長時間保存在室溫狀態(tài)下。
[0017]3)本發(fā)明所制備的銀納米顆粒對高氯酸銨(AP)的高溫分解反應具有明顯的催化性能。
【附圖說明】
[0018]圖1a為本發(fā)明實施例1中銀納米顆粒的X射線衍射圖，圖1b為該樣品在空氣中放置6個月后的X射線衍射分析結果。
[0019]圖2為本發(fā)明實施例1中銀納米顆粒的透射電鏡圖片(a)和電子衍射分析(b)結果。
[0020]圖3為純高氯酸銨(a)和本發(fā)明實施例1中銀納米顆粒/高氯酸銨復合物(b)的差熱掃描量熱分析結果。
[0021]圖4為本發(fā)明實施例2中銀納米顆粒的X射線衍射圖。
[0022]圖5為本發(fā)明實施例2中銀納米顆粒的透射電鏡圖片(a)和電子衍射分析(b)結果。
[0023]圖6為本發(fā)明實施例3中銀納米顆粒的X射線衍射圖。
[0024]圖7為本發(fā)明實施例4中銀納米顆粒的X射線衍射圖。
[0025]圖8為本發(fā)明實施例4中銀納米顆粒的透射電鏡圖片(a)和電子衍射分析(b)結果。
【具體實施方式】
[0026]下面結合實例和附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
[0027]實施例1:本方法采用去離子水作為溶劑，量取10ml的去離子水置于玻璃燒杯中，然后加入0.1702g硝酸銀，磁力攪拌至硝酸銀完全溶解，此時溶液無色透明，隨后在溶液中加入2.7300g乳酸作為配位體，待溶液澄清后再向溶液中加入2.2200g表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮(K-30)，繼續(xù)攪拌直至表面活性劑完全溶解，將混合溶液在水浴條件下加熱5小時，再將溶液放于干燥箱中在150°C下干燥5小時，得到疏松多孔、不含水分的前驅體，然后將前驅體放于管式爐中密閉，將保護氣體通入管式爐以排空管式爐的空氣，吹掃過程持續(xù)I小時，將空氣完全排出后，通入氮氣或氬氣進行保護，氣體的流量為20ml/min，此時運行管式爐，控制升溫速率為15K/min，煅燒溫度為650-660°C，煅燒時間為3小時，在熱處理過程中保護氣氛一直存在。煅燒結束后，關閉管式爐，當管式爐的溫度降為室溫后，停止通入保護氣，將管式爐中的黑色產物取出。樣品的X射線衍射分析(圖1a)和電子衍射分析(2b)結果表明制備的銀納米顆粒的物相結構為面心立方結構，從圖1a可以很明顯地看出衍射峰具有很大的半高寬，表明產物的晶粒尺寸較小，圖1b是利用本發(fā)明制得的銀納米顆粒在空氣中放置6個月后的X射線衍射圖，可以看出圖1a和圖1b幾乎無明顯區(qū)別，表明銀納米顆粒具有很強的耐氧化性，即便沒有保護氣氛的存在下仍然能夠穩(wěn)定存在。透射電子顯微鏡(圖2a)的表征結果證明制備的銀納米粉體的晶粒尺寸為25納米左右，且粒子上存在一層碳膜，可以有效