化学还原法制备银纳米颗粒
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新型银纳米颗粒材料的制备与应用银纳米颗粒是一种新型纳米粒子材料,受到了广泛的关注。
因为它的物理和化学性质的优良,因此被广泛地应用于各个领域,包括医学、化学、生物、环境和能源等方面。
这篇文章将介绍新型银纳米颗粒材料的制备方法和应用现状。
一、银纳米颗粒的制备方法银纳米颗粒的制备方法通常可以分为化学还原法、物理方法和生物合成法三种。
化学还原法是制备银纳米颗粒的主要方法之一。
其基本原理是通过金属银离子与还原剂反应得到银原子,并形成颗粒状或簇状的银纳米颗粒。
此方法可以控制颗粒的大小、形状和分散性,但具有一定的毒性和化学污染。
物理方法是通过物理手段得到银纳米颗粒,主要有蒸气凝聚法、溅射法和激光法等。
物理方法具有制备高纯度、多样性、可控性和动态性等优点,但成本较高,产出量相对较少。
生物合成法是一种新型的制备银纳米粒子的方法,其基本原理是用生物体代替还原剂,通过核酸、蛋白质和褐藻等生物物质作为还原剂,制备出颗粒形态多样、结构可控、绿色环保和生物相容性良好的银纳米颗粒。
二、银纳米颗粒的应用1. 医学方面银纳米颗粒在医学领域中有着广泛的应用。
在纳米粒子的尺寸范围内,银纳米颗粒具有卓越的抗菌性和杀菌性。
其与金属材料相比,具有更好的生物相容性和生物安全性,能够用于治疗感染、上呼吸道感染、手术伤口感染等方面。
同时,银纳米颗粒还有按需释放药物作用,可以作为药物载体,用于癌症和心血管疾病治疗等方面。
2. 材料科学银纳米颗粒在材料科学领域中也有广泛的应用。
它们可以作为催化剂,用于制备羧酸、羧酸酐和芳香族化合物等。
此外,在染料敏化太阳能电池、显示技术、传感器技术和智能涂层等方面也有着广泛的应用。
3. 环境保护银纳米颗粒在污水处理、环境保护和气体净化等方面有应用潜力。
例如,它们可以作为吸附剂,用于有机污染物的去除和杀灭细菌。
4. 能源领域银纳米颗粒在能源领域中也有着重要的应用。
例如,银纳米颗粒可以作为阳极催化剂用于燃料电池和金属空气电池中。
银纳米粒子制备银纳米粒子是一种具有纳米级尺寸的银颗粒,其尺寸通常在1到100纳米之间。
由于其独特的物理和化学特性,银纳米粒子在科学研究和工业应用中具有广泛的应用前景。
本文将介绍银纳米粒子的制备方法和一些相关的应用。
一、化学合成法化学合成法是制备银纳米粒子最常用的方法之一。
在该方法中,常用的还原剂包括氢气、氢氟酸和柠檬酸等。
一般情况下,可以使用这些还原剂将银离子还原成银原子,并在适当的条件下形成银纳米粒子。
此外,还可以通过控制反应条件(如温度、浓度、pH值等)来调控银纳米粒子的尺寸和形貌。
二、物理方法物理方法是另一种制备银纳米粒子的常用方法。
其中,电化学沉积法和蒸发凝聚法是较为常见的物理方法。
电化学沉积法是利用电解质溶液中的电流将银沉积在电极上,并在适当的条件下形成银纳米粒子。
蒸发凝聚法则是通过控制银蒸气的冷凝过程,使其形成纳米级银颗粒。
三、生物法生物法是一种绿色环保的制备银纳米粒子的方法。
该方法利用生物体内的细菌、真菌、植物等作为还原剂和模板来制备银纳米粒子。
以细菌为例,其表面的细胞壳可作为模板,通过控制反应条件和添加适当的银盐溶液,可以实现银纳米粒子的制备。
银纳米粒子具有许多独特的物理和化学特性,使其在许多领域具有广泛的应用潜力。
一、生物医学应用银纳米粒子在生物医学领域有很多应用。
例如,其具有良好的抗菌性能,可以应用于医疗器械的消毒和杀菌。
此外,银纳米粒子还可以被用作药物传递系统的载体,通过控制其尺寸和形貌,可以实现对药物的控释,提高药物的治疗效果。
二、传感器和光电器件银纳米粒子具有优异的光学性能,可以应用于传感器和光电器件中。
例如,将银纳米粒子修饰在传感器表面,可以增强传感器的灵敏度和选择性,实现对目标物质的高效检测。
此外,银纳米粒子还可以作为光电器件的电极材料,提高器件的光电转换效率。
三、催化剂和表面增强拉曼光谱银纳米粒子可以作为催化剂应用于化学反应中。
其高比表面积和活性表面位点使其具有优异的催化性能,可以加速反应速率和提高反应选择性。
一种纳米银颗粒的制备方法
纳米银颗粒的制备方法有很多种,其中一种常见的方法是化学还原法。
以下是一个简单的化学还原法制备纳米银颗粒的步骤:
●材料和仪器:
1.氧化银(Ag2O)或硝酸银(AgNO3)等银盐。
2.还原剂,如植物提取物、蔗糖、柠檬酸等。
3.保护剂,如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等。
4.搅拌器、恒温槽、离心机等基础实验仪器。
●步骤:
1.溶液制备:将一定量的氧化银或硝酸银加入适量的溶剂中,形成含有银离子的溶液。
2.还原反应:向银盐溶液中逐滴加入还原剂,同时搅拌。
还原剂能够将银离子还原成元
素银,形成纳米银颗粒。
3.保护剂的添加:为了防止纳米银颗粒聚集和沉淀,添加适量的保护剂。
保护剂能够包
裹在纳米银颗粒表面,防止它们相互结合。
4.反应控制:控制还原反应的速度和温度,以控制纳米银颗粒的大小和分布。
5.搅拌和分离:在反应完成后,继续搅拌一段时间,然后使用离心机将纳米银颗粒从溶
液中分离出来。
6.洗涤:用适量的溶剂多次洗涤纳米银颗粒,去除未反应的物质和剩余的还原剂。
7.干燥:将洗涤后的纳米银颗粒在适当的条件下干燥,得到纳米银粉末。
请注意,这只是一种制备纳米银颗粒的基本方法,具体的步骤和条件可能因不同的实验目的而有所变化。
在进行实验前,请确保熟悉所使用的化学品的性质和安全注意事项。
银纳米粒子的制备与表征银纳米粒子的制备与表征一、引言银纳米粒子因其独特的物理化学性质,如高比表面积、优良的导电性和催化性能,在众多领域具有广泛的应用前景。
例如,它们在电子设备、光学、医疗和催化领域都有重要的应用。
因此,制备出粒径均一、稳定性好的银纳米粒子显得尤为重要。
本文将介绍几种制备银纳米粒子常用的方法,并对它们的优缺点进行比较,同时对制备出的银纳米粒子进行表征。
二、制备方法1.化学还原法:此方法常用还原剂如抗坏血酸、硼氢化钠等还原硝酸银。
优点是操作简单,对设备要求较低,适用于大规模生产。
但缺点是使用的还原剂可能导致环境污染,而且制备出的银纳米粒子粒径不均一。
2.物理气相沉积:该方法是通过蒸发、凝结和固化来制备银纳米粒子。
优点是制备出的粒子具有高结晶度和良好的稳定性,适用于要求较高的应用领域。
但缺点是设备成本高,产量较低。
3.激光脉冲法:利用激光脉冲辐射溶液中的前驱体,使其迅速蒸发并形成纳米粒子。
优点是反应速度快,制备的银纳米粒子尺寸小且分布窄。
然而,该方法对设备要求较高,成本较大。
三、表征方法1.紫外-可见光谱法:此方法通过测量银纳米粒子溶液的紫外-可见吸收光谱,了解其光学性质。
优点是操作简便,可以提供关于粒子大小和粒径分布的信息。
但这种方法只能间接推断粒子的形貌和结构。
2.X射线衍射:通过X射线衍射可以了解银纳米粒子的晶体结构、晶格参数等信息。
优点是准确性高,可以提供关于粒子结构和结晶度的信息。
但设备成本较高,操作较复杂。
3.透射电子显微镜:可以直接观察银纳米粒子的形貌、粒径和粒径分布。
优点是可以直接观察到粒子的微观结构。
但需要样品制备,对样品的尺寸和稳定性有一定要求。
4.扫描电子显微镜:可以观察较大范围的样品区域,得到粒子的宏观分布信息。
优点是可以观察到粒子在载体或环境中的分布情况。
但同样需要样品制备,对样品的导电性有一定要求。
5.原子力显微镜:可以用于研究纳米粒子的形貌和表面粗糙度。
优点是对样品的稳定性要求较低,可以在液相环境中进行观察。
纳米银颗粒的制备及其生物应用第一章纳米银颗粒的制备近年来,纳米技术的快速发展为制备纳米材料提供了新的思路和手段。
纳米银颗粒是一种重要的纳米材料,具有优异的物理化学性质和广泛的生物应用价值。
本章将介绍几种常见的纳米银颗粒制备方法。
1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是制备纳米银颗粒的一种常用方法。
其基本原理是在水相中加入氢氧化钠、硝酸银等化学试剂,调节溶液的pH值和温度,使之发生聚合反应,最终制得纳米银颗粒。
2. 化学还原法化学还原法是制备纳米银颗粒的常见方法之一。
该方法基于还原剂对银离子的还原作用,使银离子逐渐为金属银还原成纳米银颗粒。
3. 光化学法光化学法是使用光去还原银离子制备纳米银颗粒的方法。
其具体原理是利用光照后的电子能量使得还原剂对银离子进行还原,形成纳米银颗粒。
第二章纳米银颗粒的生物应用纳米银颗粒具有优异的物理化学性质和生物学特性,已被广泛应用于医学领域、生物成像、抗菌材料等领域。
1.抗菌作用纳米银颗粒具有较强的抗菌作用,对多种细菌、真菌和病毒等有杀灭作用。
其抗菌机制主要是通过破坏细胞膜和细胞壁、电子转移和氧化应激等方式实现。
2.生物成像纳米银颗粒在生物成像中表现出较好的成像效果。
其主要原因是纳米银颗粒表面的等离子体共振(SPR)效应,使得其在近红外区域具有强烈的吸收和散射光信号,因此在纳米粒子标记的生物体内成像效果非常突出。
3.治疗肿瘤近年来,纳米银颗粒因其优异的物理化学性质和生物学特性被广泛应用于肿瘤治疗。
研究表明,纳米银颗粒可以抑制肿瘤细胞增殖,并对肿瘤组织产生热效应,从而达到治疗作用。
第三章纳米银颗粒的应用前景随着纳米技术的不断发展,纳米银颗粒在医学、生物学、环境保护等领域有着广阔的应用前景。
纳米银颗粒在医药领域可以应用于抗菌材料、诊断成像和疾病治疗等方面,同时也可作为环境净化材料、电子材料、植物保护等领域的新兴应用。
总之,纳米银颗粒作为一种重要的纳米材料,在生物医学应用、环境治理等领域有着广泛的应用前景。
液相化学还原法制备纳米银颗粒化学还原法:运用化学试剂通过得失离子的方法进行化学反应的方法分散剂是一种界面活性剂,在分子中具有亲油性和亲水性两种相反的性质。
它能均匀分散难溶于液体中的无机和有机颜料的固体颗粒。
同时,它还可以防止固体颗粒的沉降和凝结,形成稳定悬浮液所需的药剂纳米银作为一种贵金属纳米材料,具有比表面积大,表面活性高,导电性优异,催化性能良好等优点[1],在物理、化学、生物等方面具有显著的优势,包括表面增强拉曼散射[2]、导电[3]、催化[4]、传感[5]以及广谱抗菌活性[6]等。
近年来,纳米银的特殊性质被日益深入地了解,并在微电子材料[7]、催化材料、低温超导材料、电子浆料、电极材料[8]、光学材料、传感器等工业领域得到广泛应用,此外,其优良的抗菌性愈发受到人们的重视[9],成为新型功能材料的研究热点。
关于纳米银的制备及其可控性,国内外已有大量报道。
[10] 常用的方法包括水热法[11]、凝胶-溶胶法、微乳液法[12]、模板法[13]、电还原法[14]、光还原法[15]、超声波还原法[16]和其他化学还原法,以及球磨、磁控溅射和其他物理方法。
化学还原法操作方便、设备简单、投资少、可控性好,是实验室条件下制备纳米银的主要方法。
然而,化学法制备纳米银存在一些缺陷。
纳米银的热力学性质不稳定,比表面积大,表面能高,影响了纳米银的物理性质和功能。
本文采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为银的水分散剂。
在水热化学还原环境中,银晶体的生长受到控制,以形成尺寸稳定的纳米微晶。
通过改变PVP的加入量和反应过程中产物的监测,研究了PVP对纳米银晶体成核和生长的影响。
实验仪器第1.2部分t-1000型电子天平,恒温磁力搅拌水浴,cqx25-06型超声清洗仪,tgl-16型高速离心机,dzf-6020真空干燥箱,vis-723型分光光度计,产品形貌观察使用透射电子显微镜,d8discovergadds型x射线衍射仪器1.2实验步骤在室温下,将31.5gl-1 PVP溶液加入17gl-1 AgNO3溶液中,用磁力搅拌均匀,制备20ml 0.5mol-1甲酸铵溶液,在搅拌下以平均55滴min-1的速度将甲酸铵溶液加入AgNO3和PVP的混合溶液中,在恒温磁搅拌(速度300rmin-1)下反应1H,老化24h,以8000 rmin-1的速度离心15min,用去离子水和无水乙醇分别洗涤反应产物3次,然后真空干燥。
纳米银催化剂的制备方法概述纳米银催化剂是一种具有高效催化活性和稳定性的催化剂,广泛应用于有机合成、环保领域以及生物医药等领域。
其制备方法多种多样,而下面将就纳米银催化剂的制备方法进行概述。
一、化学还原法化学还原法是一种常见的制备纳米银催化剂的方法,其原理是通过还原还原剂将银盐转化为纳米银颗粒。
这种方法简单易行,操作方便,而且可以得到较为均匀分散的纳米银颗粒,因此被广泛应用。
具体步骤如下:1. 溶液制备:首先将一定浓度的银盐在溶剂中溶解,常用的银盐有硝酸银、氯化银等。
2. 还原反应:将还原剂逐渐加入银盐溶液中,通常使用的还原剂有氢气、乙醇、甲醛等。
3. 混合搅拌:在还原剂加入的用搅拌器将溶液搅拌均匀,促进反应的进行。
4. 沉淀分离:待反应结束后,通过离心或过滤的方式分离出纳米银颗粒。
5. 洗涤干燥:将得到的纳米银颗粒用溶剂进行洗涤,去除杂质,并最终干燥得到纳米银催化剂。
二、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种制备纳米银催化剂的革新方法,其特点是通过溶胶和凝胶的形成,使纳米银颗粒得以均匀分散,并具有较大的比表面积。
溶胶-凝胶法制备的纳米银催化剂在某些领域具有更高的催化活性和稳定性。
具体步骤如下:1. 溶胶制备:将含有银离子的溶液与表面活性剂或聚合物混合,形成均匀的溶胶体系。
2. 凝胶形成:通过溶剂挥发或化学交联的方式,使溶胶逐渐凝胶,形成均匀的凝胶颗粒。
3. 干燥处理:将凝胶颗粒干燥,得到纳米银催化剂。
4. 热处理:对得到的纳米银催化剂进行热处理,提高其结晶度和催化活性。
三、绿色合成法绿色合成法是近年来兴起的一种纳米银催化剂制备方法,其特点是在制备过程中尽量减少或避免对环境的污染,使用更加环保的原料和方法。
绿色合成法制备的纳米银催化剂具有较高的纯度和催化活性,且对环境友好。
具体步骤如下:1. 生物合成:利用植物提取物、微生物或其他生物体产生的物质,对银离子进行还原生成纳米银颗粒。
2. 生物载体制备:将生物合成得到的纳米银颗粒与生物载体(如多糖、蛋白质等)相结合,形成纳米银催化剂。
银纳米材料的合成及其表面增强拉曼光谱研究近年来,银纳米材料作为一种新型的纳米材料,在生物医学、传感器等领域得到了广泛的应用。
在这些应用中,银纳米材料的表面增强拉曼光谱成为了研究的重点。
本文将介绍银纳米材料的合成及其表面增强拉曼光谱研究。
一、银纳米材料的合成方法银纳米材料的合成方法多种多样,其中比较常见的方法有光化学还原法、化学方法、电化学合成法等。
下面分别介绍这几种方法。
1. 光化学还原法光化学还原法是利用光化学反应来还原银离子生成纳米银颗粒。
该方法通常需要使用外部光源,如紫外线或可见光,以激发还原剂的电子。
常用的还原剂有氢气、乙二醇、琼脂等。
该方法操作简单,可以获得分散性好、粒径均一的银纳米颗粒。
2. 化学方法化学方法是应用化学反应原理来制备纳米银颗粒。
该方法通常使用还原剂和保护剂,其中还原剂可以为硼氢化钠、氢氧化钠等,而保护剂则可以为聚乙烯醇、纳米硅胶等。
该方法可控性好,可以通过调整反应条件来控制银纳米颗粒的形状和尺寸。
3. 电化学合成法电化学合成法是利用电极还原银离子生成银纳米颗粒。
该方法需要使用电极,常见的电极有玻碳电极、金属电极等。
在电解质溶液中,施加一定的电压和电流,通过电化学反应或电解作用来合成银纳米颗粒。
该方法可以获得一定粒径分布的银纳米颗粒,且具有较好的重复性。
二、表面增强拉曼光谱表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)是指在表面增强效应作用下,使弱信号的拉曼散射特征峰增强的技术。
该技术可以由于在特定的条件下表面增强效应的作用,将微量分子的拉曼信号增强至100~1014倍。
SERS 技术可以用于物质的定性、定量、表面及界面分析等领域。
下面介绍SERS技术在银纳米材料上的应用。
1. 银纳米颗粒表面增强拉曼光谱银纳米颗粒具有良好的表面增强效应,这是因为在银纳米颗粒表面存在较多的电场增强点,使得局部电场强度增强了数千倍。
该效应可以使拉曼信号增强至极大值。
纳米银一种制备方法纳米银是一种具有很高的表面活性和较小颗粒大小的银颗粒。
它具有良好的电导性、抗菌性和光学特性,被广泛应用于电子、能源、生物医学等领域。
制备纳米银的方法有多种,下面我将介绍几种常见的制备方法。
1. 化学还原法化学还原法是最常见的制备纳米银的方法之一。
其中,多数方法采用还原剂将银离子(Ag+)还原成纳米银颗粒。
常用的还原剂包括氢氯化酸、乙醇、乙二醇和葡萄糖等。
首先在溶液中加入适量的还原剂,然后缓慢滴加银盐溶液,在搅拌的同时观察溶液颜色的变化。
当颜色由无色变为淡黄色或黄色时,说明纳米银颗粒已经形成。
最后,对溶液进行离心分离,用去离子水洗涤沉淀,通过重复洗涤和离心的过程来除去未反应的离子,最终得到纳米银颗粒。
2. 光还原法光还原法是一种利用光照作用将银盐还原成纳米银颗粒的方法。
通常使用紫外光或可见光照射含有银盐和表面活性剂的溶液。
在光照的作用下,银盐中的电子从价带跃迁到导带,与表面活性剂分子发生反应,形成纳米银颗粒。
光还原法制备的纳米银颗粒粒径较小,分散性好,被广泛应用于生物医学领域。
3. 剪切法剪切法是一种通过机械剪切作用将大尺寸的银片剪切成纳米尺寸的方法。
在实验中,通常将银片与特殊介质(如聚合物或液态介质)一起置于剪切设备中,并进行剪切操作。
在剪切的过程中,银片会发生剪切变形,由于表面的高能态,会形成纳米尺寸的微颗粒。
通过调节剪切时间和剪切速率等工艺参数,可以控制纳米银颗粒的尺寸和形态。
4. 电化学法电化学法是一种利用电化学反应制备纳米银颗粒的方法。
通常采用三电极系统,将含有银离子的电解液作为阳极溶液,银电极或其他符合要求的电极作为阴极。
施加合适的电压或电流后,阴极上的还原反应会将银离子还原成纳米银颗粒。
通过调节电化学参数,如电压、电流密度和电解液成分等,可以控制纳米银颗粒的大小和形态。
综上所述,纳米银的制备方法有化学还原法、光还原法、剪切法和电化学法等多种。
这些方法各有优缺点,可以根据需要进行选择,并通过调节反应条件来控制纳米银颗粒的尺寸和形态,以满足不同领域的需求。
利用拉曼光谱监测纳米银颗粒的制备过程随着纳米科技的发展,纳米银颗粒因其独特的物理和化学性质在各种领域得到了广泛的应用。
然而,纳米银颗粒的制备过程对其性能和应用具有重要影响。
拉曼光谱作为一种表征手段,可以有效地监测纳米银颗粒的制备过程。
本文将探讨利用拉曼光谱监测纳米银颗粒制备过程的方法及应用。
一、纳米银颗粒的制备方法1.化学还原法:化学还原法是制备纳米银颗粒的常用方法,通过还原剂将Ag+还原为Ag。
常用的还原剂包括葡萄糖、果糖、乳酸等。
拉曼光谱可以用于监测还原剂与Ag+反应的过程,从而优化制备条件。
2.物理法:物理法包括溅射法、磁控溅射法、电化学沉积法等。
拉曼光谱可以用于监测制备过程中纳米银颗粒的生长速率、尺寸和形貌。
二、拉曼光谱在纳米银颗粒制备过程中的监测作用1.反应进程监测:拉曼光谱可以实时监测纳米银颗粒制备过程中的反应进程,如还原剂与Ag+的反应、纳米银颗粒的生长等。
通过观察拉曼光谱的变化,可以了解反应的进行程度和纳米银颗粒的生成情况。
2.颗粒尺寸和形貌分析:拉曼光谱具有很高的分辨率,可以对纳米银颗粒的尺寸和形貌进行表征。
通过拉曼光谱,可以了解纳米银颗粒的尺寸分布、形状、晶体结构等信息。
3.成分分析:拉曼光谱可以用于纳米银颗粒的成分分析,如银含量、杂质含量等。
这对于优化纳米银颗粒的制备过程和提高其性能具有重要意义。
三、拉曼光谱在纳米银颗粒应用领域的应用1.抗菌:纳米银颗粒因其良好的抗菌性能在医疗、食品等领域得到应用。
拉曼光谱可以用于监测纳米银颗粒抗菌性能的变化,从而优化其应用条件。
2.传感器:纳米银颗粒因其高的比表面积和良好的导电性在传感器领域具有广泛应用。
拉曼光谱可以用于监测传感器材料的制备过程,以提高其灵敏度和选择性。
3.光催化:纳米银颗粒在光催化领域具有很高的应用潜力。
拉曼光谱可以用于监测光催化材料的制备过程,从而优化其光催化性能。
总之,拉曼光谱作为一种有效的表征手段,在纳米银颗粒的制备过程中具有重要的监测作用。
柠檬酸合成银纳米的方法1. 化学合成方法:一种常见的化学合成方法是通过还原反应将银离子还原为银纳米颗粒。
具体步骤如下:a. 准备柠檬酸溶液,将柠檬酸溶解在适量的蒸馏水中,得到柠檬酸溶液。
b. 加入银盐,将适量的银盐(如硝酸银)溶解在柠檬酸溶液中。
c. 还原反应,向溶液中滴加还原剂(如蔗糖、乙醇等),观察溶液颜色的变化。
银离子被还原为银原子,形成银纳米颗粒。
d. 分离和洗涤,通过离心等方法将银纳米颗粒从溶液中分离出来,并用蒸馏水洗涤去除杂质。
e. 干燥,将洗涤后的银纳米颗粒放置在适当条件下干燥,得到最终产品。
2. 生物合成方法:柠檬酸还可以用作生物合成银纳米颗粒的还原剂和稳定剂。
这种方法更环保,同时还可以避免使用有毒的化学试剂。
具体步骤如下:a. 准备柠檬酸溶液,将柠檬酸溶解在适量的蒸馏水中,得到柠檬酸溶液。
b. 加入银盐,将适量的银盐(如硝酸银)溶解在柠檬酸溶液中。
c. 生物还原,加入适量的生物还原剂,如细菌、植物提取物等,促使银离子被还原为银纳米颗粒。
d. 分离和洗涤,通过离心等方法将银纳米颗粒从溶液中分离出来,并用蒸馏水洗涤去除杂质。
e. 干燥,将洗涤后的银纳米颗粒放置在适当条件下干燥,得到最终产品。
3. 物理合成方法:物理合成方法是利用物理手段制备银纳米颗粒,其中柠檬酸可以用作表面活性剂,帮助控制银纳米颗粒的形貌和尺寸。
具体步骤如下:a. 准备柠檬酸溶液,将柠檬酸溶解在适量的蒸馏水中,得到柠檬酸溶液。
b. 加热,将银盐(如硝酸银)和柠檬酸溶液混合,加热至适当温度,激发银离子的还原反应。
c. 形貌控制,通过调节反应条件(如温度、浓度、搅拌速度等),可以控制银纳米颗粒的形貌和尺寸。
d. 分离和洗涤,通过离心等方法将银纳米颗粒从溶液中分离出来,并用蒸馏水洗涤去除杂质。
e. 干燥,将洗涤后的银纳米颗粒放置在适当条件下干燥,得到最终产品。
总结起来,柠檬酸合成银纳米的方法主要包括化学合成、生物合成和物理合成三种。
银纳米颗粒的制备及其光学性质研究银纳米颗粒是指直径小于100纳米的纳米颗粒,由于其具有独特的光学性质,被广泛应用于生物分析、催化、传感等领域。
本文将介绍银纳米颗粒的制备方法及其光学性质研究。
一、银纳米颗粒的制备方法目前制备银纳米颗粒的方法主要包括化学还原法、光化学法、微波辐射法、电化学法等。
1. 化学还原法化学还原法是制备银纳米颗粒最常用的方法之一。
该方法一般使用柠檬酸等还原剂将银离子还原为银原子,并在适当的温度下加入稳定剂来稳定纳米颗粒,常用稳定剂有多巴胺、十六烷基三甲基溴化铵等。
该方法制备的银纳米颗粒具有尺寸均一、稳定性强等优点。
2. 光化学法光化学法是利用金属盐和还原剂在光照条件下制备银纳米颗粒。
该方法具有制备时间短、纳米颗粒尺寸均一等优势,但需要光源的支持,且对反应条件的要求较高。
3. 微波辐射法微波辐射法是一种利用微波电子场对反应体系进行加热的方法。
该方法制备银纳米颗粒的反应速度快、效率高,制备出的纳米颗粒分布均匀、尺寸较小。
4. 电化学法电化学法是利用电流将金属离子还原成金属纳米颗粒的方法。
该方法具有制备过程简单、可控性强等优点,但需要采用电解池等设备,成本较高。
二、银纳米颗粒的光学性质研究银纳米颗粒具有许多独特的光学性质,如表面等离子共振吸收、散射、透射等。
这些性质使得银纳米颗粒广泛应用于传感、生物成像、催化等领域。
1. 表面等离子共振吸收表面等离子共振吸收是指银纳米颗粒在特定波长下出现极大吸收峰,且该吸收峰与颗粒尺寸、形状、颗粒间距等因素有关。
表面等离子共振现象使得银纳米颗粒在分子探测、传感等领域具有重要应用。
2. 表面增强拉曼散射表面增强拉曼散射是指当分子与银纳米颗粒发生作用时,分子的振动模式的拉曼散射信号会被极大增强。
由于表面增强拉曼散射信号极为弱,因此银纳米颗粒的制备对于该技术的应用具有重要作用。
3. 光学透射和散射银纳米颗粒的光学透射和散射也是其研究的重要方向。
该领域主要涉及到纳米颗粒的形状、尺寸等因素对于光学透射和散射的影响,以及纳米颗粒的聚集现象等。
液相化学还原法制备纳米银颗粒化学还原法:运用化学试剂通过得失离子的方法进行化学反应的方法分散剂(Dispersant)是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。
可均一分散那些难于溶解于液体的无机,有机颜料的固体颗粒,同时也能防止固体颗粒的沉降和凝聚,形成安定悬浮液所需的药剂纳米银作为一种贵金属纳米材料,具有比表面积大,表面活性高,导电性优异,催化性能良好等优点[1],在物理、化学、生物等方面具有显著的优势,包括表面增强拉曼散射[2]、导电[3]、催化[4]、传感[5]以及广谱抗菌活性[6]等。
近年来,纳米银的特殊性质被日益深入地了解,并在微电子材料[7]、催化材料、低温超导材料、电子浆料、电极材料[8]、光学材料、传感器等工业领域得到广泛应用,此外,其优良的抗菌性愈发受到人们的重视[9],成为新型功能材料的研究热点。
国内外关于纳米银的制备和可控性研究已经有了大量的报道[10],常用的制备方法包括水热法[11]、凝胶溶胶法、微乳液法[12]、模板法[13]、电还原法[14]、光还原法[15]、超声还原法[16]等化学还原法,以及球磨法、磁控溅射法等物理方法。
化学还原法由于其操作方便、设备简单、投入较少、可控性好,是实验室条件下主要的纳米银的制备方法。
然而,化学法制备纳米银也存在着一定的缺陷,热力学性质不稳定如比表面积大、表面能高等,从而影响纳米银的物理特性和功能。
本文拟利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为银的水相分散剂,在水热化学还原环境中,控制银晶体的生长,使之形成尺寸稳定的纳米微晶,通过改变PVP 的添加量与反应过程产物监控,研究PVP 对纳米银晶体成核生长的影响。
实验部分1.1.2 实验仪器T-1000 型电子天平,恒温磁力搅拌水浴,CQX25-06 型超声清洗仪,TGL-16 型高速离心机,DZF-6020 真空干燥箱,VIS-723 型分光光度计,产品形貌观察使用透射电子显微镜,D8 DISCOVER GADDS 型X 射线衍射仪。
银纳米颗粒的制备及应用研究一、引言银纳米颗粒是指粒径在1-100纳米范围内的纳米颗粒,由于其具有优异的光学、电学、磁学性能,被广泛应用于生物医药、能源材料、环境治理、信息技术等领域。
本文将从银纳米颗粒的制备方法及应用研究两方面进行综述。
二、银纳米颗粒的制备方法在银纳米颗粒的制备方法中,主要有化学还原法、光化学法、微波辅助法、后水热法、激光还原法等。
下面将分别介绍几种常见的制备方法。
2.1 化学还原法化学还原法是使用还原剂来还原金属离子,制备金属纳米颗粒的一种常见方法。
该方法简单易用、成本低廉,并且可以实现批量生产。
目前已有许多文献报道了利用化学还原法制备银纳米颗粒的方法。
例如,Dai等人研究了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)包覆的银纳米颗粒的制备方法。
该方法使用了氢氧化钠作为沉淀剂,辅以旋转蒸发工艺和紫外线照射来控制颗粒的形态和尺寸分布。
2.2 光化学法光化学法是利用光化学反应来制备纳米颗粒的一种方法。
该方法可以通过不同的光源来实现纳米颗粒的制备与形态控制。
其中,紫外光是制备银纳米颗粒的常用光源之一。
利用紫外光辐射可促进银离子的还原和聚集,最终获得银纳米颗粒。
2.3 后水热法后水热法是利用高温高压的反应条件来制备银纳米颗粒的一种方法。
在该方法中,银离子以及还原剂被加入到反应釜中,然后在一定的温度和压力下进行反应。
通过控制反应条件和反应时间等参数可以获得不同形态和尺寸的银纳米颗粒。
三、银纳米颗粒的应用研究由于银纳米颗粒具有良好的生物相容性和抗菌性能,目前其在生物医药领域中得到了广泛的应用。
此外,银纳米颗粒还具备优异的光学、电学、磁学性能,因此在能源材料、环境治理、信息技术等领域中也有着广泛的应用前景。
3.1 生物医药银纳米颗粒在生物医药领域的应用主要体现在抗菌、抗病毒、抗肿瘤等方面。
由于其具有优异的抗菌性能,因此被广泛应用于医用敷料、医用材料表面的涂层等方面。
此外,银纳米颗粒还可以用于制备药物载体,并且与蛋白质或物质结合形成复合材料,实现更好的药物传递和治疗效果。
银纳米颗粒的制备与表征银纳米颗粒作为一种重要的纳米材料,因其优异的物理和化学性质,在生物医学、光电子、催化、传感等领域得到了广泛应用。
本文将重点介绍银纳米颗粒的制备方法和表征技术。
一、制备方法1. 化学还原法化学还原法是制备银纳米颗粒最常用的方法之一。
该方法依靠还原剂在银离子溶液中还原成银原子,从而得到银纳米颗粒。
还原剂的种类和浓度对纳米颗粒的形貌和分布有重要影响。
2. 光化学合成法光化学合成法是将光和化学反应相结合,通过光催化的作用产生银原子,从而制备银纳米颗粒。
这种方法具有简单、高效、无污染等优点。
3. 微波法微波法是利用微波能量作为能源,在液相环境中诱导银化学还原反应,有效地控制了反应速率和温度,制备出纳米颗粒具有高度均一性和窄的尺寸分布。
4. 生物还原法生物还原法是在生物体的代谢过程中,利用微生物、真菌等生物体的代谢酶将银离子还原成银原子,从而制备银纳米颗粒。
这种方法具有环境友好、生产成本低等优点。
二、表征技术1. 透射电子显微镜(TEM)透射电子显微镜可以直接观察到纳米颗粒的形貌和尺寸分布。
该方法可以通过瞬态形貌变化和尺寸分布实时观察纳米颗粒的生长和形成过程。
2. 红外光谱(FTIR)红外光谱可以检测到纳米颗粒表面的官能团,如羟基、羰基等,可以评估纳米颗粒表面功能化程度或嵌入到纳米颗粒中的分子的类型等信息。
3. 紫外可见吸收光谱(UV-vis)紫外可见吸收光谱是一种简单有效地检测纳米颗粒形貌、尺寸和分布的方法。
银纳米颗粒具有表面等离子体共振(SPR)吸收峰,其峰值位置、强度和峰形可以用于评估纳米颗粒的尺寸、浓度、形貌等信息。
4. 动态光散射(DLS)动态光散射可以通过分散介质中纳米颗粒的布朗运动来测量纳米颗粒的尺寸分布和稳定性。
该方法适用于检测均一性较强的纳米颗粒体系。
5. X射线衍射(XRD)X射线衍射可以通过测量纳米颗粒的衍射图案来精确定量纳米颗粒的晶体结构和晶格参数。
三、总结本文介绍了银纳米颗粒的主要制备方法和表征技术。
银纳米粒子的合成和表征一、实验目的1、学会还原法制备银纳米粒子的方法;2、熟练掌握TU-1901紫外分光光度仪测量吸收光谱;3、锻炼实验操作能力以及根据实验现象分析原理,独立思考能力。
二、实验原理1、化学还原法制备纳米银:2KBH4+2AgNO3+6H2O→2Ag+2KNO3+2H3BO3+7H2↑(反应开始后BH4-由于水解而大量消耗:BH4-+H++2H2O→中间体→HBO2+4H2↑)还原法制得的纳米银颗粒杂质含量相对较高,而且由于相互间表面作用能较大,生成的银微粒之间易团聚,所以制得的银粒径一般较大,分布很宽。
2、TU-1902双光束紫外可见分光光度仪测量原理:由于银纳米粒子的粒度不同,对于不同波长的光有不同程度的吸收,根据其吸收特性,即最大吸收峰对应的波长,可以判断粒子的大小。
银纳米粒子平均粒径与λmax:平均粒径/nm <10 15 19 60λmax/nm 390 403 408 416三、实验仪器与试剂仪器:电子分析天平、磁力搅拌器、量筒(5mL)、烧杯(一大一小)、移液管(5mL)、容量瓶(50mL)、比色管(50mL)、TU-1902双光束紫外可见光谱仪、滴管、洗瓶、洗耳球、手套等。
药品试剂:1mmol/L AgNO3溶液、KBH4(固体)、蒸馏水、冰块等。
四、实验步骤、实验现象及数据处理1、配制1.5mmol/L KBH4溶液(1)减量法称取0.04gKBH4固体于小烧杯中,少量蒸馏水溶解,转移至50mL容量瓶中,用蒸馏水洗涤并将洗液转移至容量瓶中(重复3次),用蒸馏水定容至刻度线,摇匀。
得15mmol/L KBH4溶液。
(2)用移液管移取上述溶液5mL至50mL比色管,用蒸馏水定容至刻度线,摇匀。
得1.5mmol/L KBH4溶液。
实验数据:m(KBH4)=22.6177g-22.5792g=0.0385gc1(KBH4)=m/(MV)=0.0385g/(53.94g/mol×50mL)=14.3mmol/Lc(KBH4)=c1V1/V2=(14.3mmol/L×5mL)/50mL=1.43mmol/L2、制备纳米银:量筒移取15mL1.5mmol/L KBH4溶液于烧杯中,放入磁子,在冰浴、搅拌条溶液,继续搅拌15min。
Vol.25No.2安徽工业大学学报第25卷第2期April2008J.ofAnhuiUniversityofTechnology2008年4月文章编号:1671-7872(2008)02-0120-03化学还原法制备银纳米颗粒晋传贵1a,姜山1a,陈刚1b,2(1.安徽工业大学a.材料科学与工程学院;b.冶金与资源学院,安徽马鞍山243002;2.马鞍山钢铁股份有限公司技术中心,安徽马鞍山243000)摘要:在70℃时采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和氢氧化钠的混合水溶液,利用葡萄糖还原硝酸银制备了银纳米颗粒。
采用X射线衍射(XRD)、能量分散谱(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)对所制备的银纳米颗粒进行了表征。
结果表明该法制备的银颗粒为纯的银纳米颗粒,呈球形,粒径分布集中在20~50nm之间。
关键词:银;纳米颗粒;化学还原法中图分类号:O614.122文献标识码:APreparationofSilverNanoparticlesbyChemicalReductionMethodJINChuan-gui1a,JIANGShan1a,CHENGang1b,2(1.AnhuiUniversityofTechnologya.SchoolofMaterialsScienceandEngineering;b.SchoolofMetallurgyandResources,Maanshan243002,China;2.TechnologyCenter,Ma'anshanIron&SteelCo.Ltd.,Ma'anshan243000,China)Abstract:SilvernanoparticlesarepreparedbyreductionofaqueoussolutionofAgNO3inthepresenceofpolyvinylpyrrolidone(PVP)andNaOHatthetemperatureof70℃,glucosewasusedforthereductionagent.ThesilvernanoparticleswerecharacterizedbyusingX-raydiffraction(XRD),energydispersivespectrometer(EDS)andscanningelectronmicroscope(SEM).Theresultsshowedthatthesilvernanoparticlesproducedbythismethodarepureandsphericalwithnarrow-dispersedsizedistributionrangingfrom20nmto40nm.Keywords:silver;nanoparticles;chemicalreductionmethod银纳米颗粒由于其优良的传热导电性、表面活性、表面能和催化性能,在电子、催化、光学等领域具有很大的潜在应用价值[1-2],越来越受到广泛的关注。
近年来,银纳米颗粒制备技术迅速发展,制备方法多种多样。
按反应条件,主要包括还原剂还原[3]、光照、电极电解、超声电化学法[4]、辐射化学还原法、微乳液法[5]等。
这些方法有的工艺控制难度大、产物不稳定;有的设备较为复杂,难以批量化生产。
化学还原法因其设备简单、操作方便,成为制备超细银粉的主要方法。
本研究采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作保护剂和价格低廉、还原能力温和的葡萄糖作还原剂,用简单工艺制备银纳米颗粒。
1实验称取15g葡萄糖和5gPVP,配制成300mL混合水溶液,利用氢氧化钠溶液调节其pH值至11;称取6g硝酸银配制成100mL水溶液。
在恒温水浴锅中将上述溶液加热至70℃,将硝酸银溶液以30滴/min的速度均匀地滴加到葡萄糖混合溶液中,搅拌15min得到黑色悬浊液。
将此悬浊液离心分离,所得固体沉淀用去离子水和无水醇各洗涤3遍,于50℃下真空干燥,得黑色粉末试样。
采用日本理学Rigaku公司的D/Max-2500型X射线衍射仪表征样品的晶型和粒度;采用扫描电子显微镜(philips-xl-30)附属能谱仪测定样品成收稿日期:2007-09-18基金项目:863项目资助(2006AA03Z466)作者简介:晋传贵(1966-),男,安徽无为人,教授,博士。
第2期份;采用扫描电子显微镜(philips-xl-30)观察样品的形貌。
2实验结果分析2.1XRD分析样品的XRD图谱如图1所示,图1中的(111),(200),(220),(311)和(222)峰的出现与标准晶态银卡片(JCPDS,No.4-783)上的峰一致,表明制备的样品为银的面心立方晶体结构。
衍射图谱中未见其它杂质物相衍射峰的存在,故所制产物为纯净的单质银。
样品的晶粒尺寸可根据Scherrer公式d=0.89λ/(Bcosθ)估算(Cu靶Kα辐射,X射线波长λ=1.54056A!),d为粒径,θ为衍射角,B为主峰半峰宽所对应的弧度值,以(111)晶面衍射峰为基准计算其粒径尺寸为32nm。
2.2EDS分析银纳米颗粒的EDS图谱见图2,图2中除了AgL峰外没有氧元素的峰出现,表明制备出来的银纳米颗粒未被氧化为单质银,这与XRD分析的结果一致。
2.3SEM分析肉眼观察银纳米颗粒呈黑色,由于纳米颗粒尺寸3实验原理与影响因素3.1反应原理反应方程式为:Ag++OH-→AgOH↓(1)2AgOH→Ag2O+H2O(2)C5H6(OH)5CHO+Ag2O→C5H6(OH)5COOH+2Ag↓(3)葡萄糖作为还原剂,还原能力较温和,氧化产物是C5H6(OH)5COOH,不会给反应产物引进金属杂质。
本实验中,控制葡萄糖过量以确保一价银被完全还原成单质银。
此外,pH过低将不利于Ag+全部转化为Ag2O;pH高于12时,PVP在水中的溶解度将大大降低,削弱其保护作用。
本实验中pH值控制在11左右。
比可见光波长短,吸收光波而成为物理学上的理想黑体。
将微量银粉末样品制成电镜试样,在扫描电子显微镜下观察形貌。
图3(a)为70℃时制备样品的扫描电镜照片,可以看出银纳米颗粒为规则类球形颗粒,分散性好,无明显团聚现象,粒径在20~50nm之间,与根据Scherrer公式计算所得的粒径一致。
图3(b),(c)分别是其它条件不变,反应温度在75,80℃时所得产物的扫描电镜照片,由图3可以看出,温度升高,颗粒团聚加剧,粒径变大。
晋传贵等:化学还原法制备银纳米颗粒121安徽工业大学学报2008年1223.2制备过程的影响因素化学沉淀过程中,粉末颗粒的生成要经历成核、生长、聚结与团聚等过程。
影响粉末结构形貌的主要因素包括沉淀制备体系中晶核形成与生长机制以及粉末颗粒之间作用力。
成核与生长速率的大小将直接影响生成晶粒的尺寸,成核速率相对较大,生长速率相对较小,生成晶粒的粒径小。
用此方法制备银纳米颗粒,温度和浓度是影响反应的重要工艺参数。
温度过低,氧化还原反应进行缓慢且不彻底,而且成核速率较低,生长速率较高,致使所得颗粒粒径较大;温度过高,反应过于激烈,颗粒间碰撞的机率急剧增大,致使团聚明显加剧,制备的银颗粒粒径变大,且分布也不均匀。
反应物浓度太低,也会大大降低反应速度使反应难于进行;反应物浓度过高,产物容易团聚,所得产物颗粒粒径越大。
如果在沉淀之前或沉淀进行过程中,添加有机高分子表面活性剂,让它们吸附在颗粒表面使颗粒之间存在一种空间位阻斥力势能,从而使颗粒之间势垒急剧增大,就能比较理想地防止颗粒之间发生团聚。
实验中表面活性剂采用PVP,其大分子可以与银纳米颗粒形成紧密的吸附层,分子中的C-H链伸向外部,形成立体空间障碍来阻止银纳米颗粒之间的团聚。
实验中发现当反应温度为70℃时,在其它条件不变的情况下,制备的银纳米颗粒随PVP用量的增加,团聚现象明显改善,当其用量≥16g/L时,可以完全避免团聚的发生。
但当实验温度高于75℃时,即使不断加大PVP的用量,也无法避免团聚的发生。
4结论在70℃时将一定浓度的硝酸银溶液加入到含有适当配比的NaOH,PVP和葡萄糖混合水溶液中,制备了平均粒径在32nm,粒径分布在20~50nm的球形纯银纳米颗粒。
保护剂PVP的加入对银粉粒径分布和粒径大小有重要影响,在一定温度范围内可以避免团聚的发生,但温度过高,其保护作用有限。
反应温度是影响银纳米颗粒粒径的重要因素,低于70℃时随着反应温度的增加银纳米颗粒粒径逐渐减小,超过70℃后银纳米颗粒粒径随反应温度的增加而增加,70℃时反应所得银纳米颗粒粒径最小。
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