纳米银和纳米银导电胶的制备
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纳米银的应用及纳米银常见制备方法简介
纳米银就是将粒径做到纳米级的金属银单质。
纳米银是粉末状银单质,粒径小于100nm,一般在25-50nm之间,纳米银的性能与其粒径和颗粒形貌有直接关系。
人们已制备出各种粒径和结构的纳米银粒子,如球形纳米银粒子、纳米银块体材料、树状纳米银、银纳米管、银纳米带、银纳米链、银纳米立方体、银纳米双凌锥、银纳米线、银纳米三棱柱、银纳米片、银纳米盘等结构,如下图列出的几种:
而不同的颗粒形貌的纳米银的性能以及应用也不相同,如片状纳米银由于具有特殊的表面等离子体共振性能,从而表现出与其他形貌纳米银及其体相材料截然不同的光学性质,在催化、表面增强拉曼、金属增强荧光、红外热疗、生物标记等领域具有极大的应用价值,又如粒径较小和粒度分布均匀的球形纳米银粉导电性能好,是一种优良的微电子导电浆料和电极材料。
一、纳米银应用简介
1、用于制造高端银浆(胶)。
片式元件外电极用浆,厚膜集成电路用浆,太阳能电池板电极用浆,LED芯片封装用导电银胶,用做高温烧结型导电银浆和低聚物导电银浆,应用于印刷电子器件的导电油墨等。
2、超导方面的应用
通过研究不同含量纳米银掺杂的(Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3Ox块材,发现纳米银掺杂使材料熔点降低,加速了高Tc(Tc指临界温度,即从正常状态到超导态的过程中,电阻消失的温度)相的形成;纳米银掺杂大大提高了磁通蠕动激活能,其中最佳掺杂15%(质量)Ag时激活能提高5~6倍;纳米银掺。
纳米银粉导电银浆是一种具有高导电性和优良导电性能的材料,其制备原理可简单介绍如下:
首先,纳米银粉的制备。
纳米银粉是指直径在几纳米至几十纳米范围内的银颗粒。
制备纳米银粉通常采用物理或化学方法:
1.物理方法:包括气相法、溅射法等。
例如,通过在高温条件下将银原料蒸发成热蒸汽,在惰性气氛中沉积成纳米尺寸的银粉。
2.化学方法:包括还原法、溶胶凝胶法等。
例如,通过控制还原剂的反应条件和浓度等,将金属银离子还原成纳米银颗粒。
接下来,将制备好的纳米银粉与有机溶剂(如丙酮、苯等)和分散剂进行混合,以形成银粉分散液。
最后,将银粉分散液与适量的粘结剂和黏结剂混合,并根据需要加入其他添加剂(如增黏剂、抗氧剂等),形成导电银浆。
纳米银粉导电银浆的制备过程中需要注意以下几点:
1.粒径控制:制备纳米银粉需要控制粒径在纳米级别,以获得更好的导电性能和分散性。
粒径越小,表面积相对增大,导电性能也较好。
2.分散剂的选择:添加适量的分散剂可帮助稳定银粉分散液的分散状态,防止银粉聚集和沉淀。
3.其他添加剂的使用:根据实际需求,可加入增黏剂、抗氧剂等,以进一步改善导电银浆的粘度、防止氧化等性能。
纳米银粉导电银浆具有高导电性、较低电阻、良好的耐久性和可塑性,广泛应用于电子元器件、导电胶带、导电膜等领域。
在制备过程中,需要遵守环保法规和安全操作规范,确保产品的质量和安全性。
同时,合理利用纳米银资源,推动科技创新,实现高效能源的可持续发展。
纳米银材料的合成及其抑菌性能评价近年来,随着科技的迅猛发展,各种新材料的应用不断涌现,其中纳米银材料成为了备受关注的研究对象。
纳米银材料具有极高的表面积、活性和导电性能,被广泛应用于抗菌领域。
本文将围绕纳米银材料的合成方法及其抑菌性能评价展开探讨。
一、纳米银材料的合成方法1、溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种常用的制备纳米银材料的方法。
它采用溶液中银离子和还原剂发生反应,形成纳米银颗粒,并通过高温煅烧将其固定在基底上。
该方法具有操作简便、工艺成熟、制备效率高等优点,被广泛应用于医疗、食品等领域。
2、电化学法电化学法是将电化学过程与还原反应相结合的一种方法。
将含有银离子的溶液置于电解池中,通过电流的作用,使银离子在电极上析出并形成纳米银颗粒。
该方法可以直接制备成膜的纳米银,具有制备过程简单、环境友好等优点。
3、微波辅助法微波辅助法是利用高频电磁场促进和加速化学反应的一种方法。
将银离子溶液与还原剂在微波辐射下反应,可以快速制备出具有优良性能的纳米银材料。
该方法制备速度快,材料性能稳定,常用于制备抗菌材料、催化剂等。
二、纳米银材料的抑菌性能评价纳米银材料具有极高的活性和表面积,广泛应用于抗菌领域。
以下将从生物学角度对纳米银材料的抑菌性能进行评价。
1、体外试验体外实验是对材料在无活体环境下的杀菌作用进行评价。
通过在富含菌落的培养基上涂覆不同浓度的纳米银材料,观察杀菌效果。
实验结果显示,纳米银材料对多种细菌、真菌、病毒具有显著抑制作用,其抑菌效果可达到90%以上。
此外,低浓度的纳米银材料还可以促进有益菌的生长,具有广泛应用前景。
2、体内试验体内实验是将材料应用于活体体内进行评价。
通过将纳米银材料应用于小鼠、猪等动物体内,观察其对动物生长和生理功能的影响。
实验结果显示,纳米银材料对动物的生长和生理功能没有明显的负面影响,反而可以有效地预防和治疗感染病。
此外,纳米银材料可以被人体代谢分解,释放出无害物质,不会对人体健康产生危害性。
纳米银一种制备方法引言纳米材料具有独特的物理、化学和生物特性,广泛应用于各个领域,如电子、医学、能源等。
纳米银作为一种重要的纳米材料,具有良好的导电性和抗菌性能,因此被广泛研究和应用。
本文将介绍一种常用的纳米银制备方法。
方法材料准备首先,需要准备以下材料:1. 银盐溶液(如硝酸银溶液)2. 还原剂(如甘氨酸)3. 模板剂(如聚乙烯吡咯烷酮)溶液制备第一步是制备银盐溶液。
将适量的硝酸银加入到去离子水中,并搅拌均匀,制备银盐溶液。
第二步是制备还原剂溶液。
将甘氨酸加入到去离子水中,并搅拌均匀,制备还原剂溶液。
第三步是制备模板剂溶液。
将聚乙烯吡咯烷酮加入到去离子水中,并搅拌均匀,制备模板剂溶液。
反应步骤1. 将银盐溶液和还原剂溶液按一定比例混合,并通过搅拌使其均匀混合。
2. 将模板剂溶液加入到混合溶液中,形成混合溶液。
3. 将混合溶液进行超声处理,以促进反应的进行。
4. 在一定温度下,将混合溶液静置一段时间,使纳米银颗粒沉积。
5. 用去离子水洗涤沉淀的纳米银颗粒,以去除多余的反应物和模板剂。
6. 将洗涤后的纳米银颗粒进行干燥,得到纳米银产品。
表征与分析为了确定制备的纳米银颗粒的形貌和结构,可以使用以下分析方法:1. 扫描电子显微镜(SEM):观察纳米银颗粒的形貌和尺寸分布。
2. 透射电子显微镜(TEM):观察纳米银颗粒的晶体结构。
3. 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis):测量纳米银颗粒的吸收特性,确定其表面等离子体共振峰的位置和强度。
4. X射线衍射(XRD):分析纳米银颗粒的晶体结构和晶胞参数。
结论通过上述方法制备的纳米银颗粒具有良好的导电性和抗菌性能。
该方法简单易行,适用于大规模生产。
未来的研究可以进一步改进制备方法,探索纳米银在材料科学和生物医学领域的更广泛应用。
> 注意:文章中的制备方法仅为示例,具体操作步骤和比例需要根据具体情况进行调整。
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。
纳米银的制备及其应用纳米银的制备及其应用1. 引言纳米材料的研究和应用正在成为当今材料科学领域的热点之一。
在此背景下,纳米银作为一种具有优异性能和多样应用的纳米材料,吸引了众多研究者的关注。
本文将介绍纳米银的制备方法以及其在各个领域中的应用。
2. 纳米银的制备方法2.1 物理法制备纳米银物理法制备纳米银的方法主要包括热蒸发法、气相沉积法和溅射法等。
热蒸发法通过将银材料加热至高温,使其蒸发并在冷凝器上沉积成纳米颗粒。
气相沉积法则是通过在气氛中蒸发银材料,使其在基底上沉积成薄膜,然后通过后处理制备纳米银。
溅射法是将固态的纯银靶材置于惰性气体环境中,在电场的作用下,使银离子从靶材上溅射出来,并在基底上沉积成薄膜。
2.2 化学法制备纳米银化学法制备纳米银的方法主要包括溶胶凝胶法、微乳液法和还原法等。
溶胶凝胶法是通过使银盐在溶剂中溶胀,然后通过热处理使其凝胶成纳米颗粒。
微乳液法则是通过调节表面活性剂和溶剂的比例,形成一个稳定的微乳液,然后通过还原剂还原金属离子生成纳米银颗粒。
还原法是通过还原剂对金属离子进行还原,生成纳米银颗粒。
3. 纳米银的应用3.1 导电材料纳米银由于其优异的导电性能,在导电材料领域有着广泛的应用。
例如,纳米银可用于制备导电油墨,用于印刷电路板和导电胶带中。
此外,纳米银还可用于制备电子元器件中的导电粘接剂和导电胶水。
3.2 抗菌材料纳米银具有广谱的抗菌活性,因此在抗菌材料的制备中得到广泛应用。
纳米银常被添加到纺织品、医疗材料和食品包装材料等中,以增强其抗菌性能并减少细菌滋生。
3.3 催化剂纳米银具有优异的催化活性,可用于有机反应和氧化反应等催化过程中。
纳米银被广泛应用于催化剂的制备,如催化剂载体、催化剂固定化等领域。
3.4 生物传感器纳米银在生物传感器领域有着重要的应用。
纳米银能够与生物分子发生特定的相互作用,可用于检测和监测生物分子的存在和浓度。
纳米银还可用于制备光学传感器、电化学传感器和表面增强拉曼光谱传感器等。
纳米银材料的制备及应用研究随着科技的不断创新和发展,许多新型材料也应运而生。
其中,纳米银材料因其出色的导电性和导热性,以及高度的反应活性和抗菌性,被广泛应用于许多领域,如生物医学、电子、环保等。
本文将介绍纳米银材料的制备方法和应用研究,以及未来的发展前景。
一、纳米银材料的制备方法纳米材料是指尺寸在1-100纳米之间的材料。
纳米银材料的制备方法有很多种,如化学还原法、电化学沉积法、蒸发凝结法、溶胶凝胶法等。
其中,化学还原法是制备纳米银材料的主要方法,其操作简单、成本低、适用性强,因而备受欢迎。
化学还原法制备纳米银材料的步骤如下:首先,将银离子加入还原剂中,如多聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)等;其次,通过调节反应条件,如反应时间、反应温度、还原剂浓度等,使还原剂还原银离子,生成纳米银颗粒;最后,通过离心、滤液、洗涤等步骤,将得到的纳米银颗粒进行纯化和分散处理。
二、纳米银材料的应用研究1、生物医学领域纳米银材料在生物医学领域的应用主要体现在抗菌、治疗和诊断方面。
由于纳米银具有高度的反应活性和抗菌性,因此可以用于制备各种抗菌药物、医用敷料和外科器械等。
此外,纳米银还可以作为生物标记物和药物递送器,实现对细胞和组织的定向诊断和治疗。
2、电子领域纳米银材料在电子领域的应用主要体现在柔性电子器件、传感器和太阳能电池等方面。
由于纳米银具有出色的导电性和导热性,因此可以用于制备柔性电流传感器、透明电极和导电墨水等。
此外,纳米银还可以作为太阳能电池的透明电极,提高其能量转换效率。
3、环保领域纳米银材料在环保领域的应用主要体现在吸附、脱氮和脱硝等方面。
由于纳米银具有大比表面积和高度的活性表现,因此可以用于吸附重金属离子、去除氮氧化物和净化空气等。
此外,纳米银还可以作为抗菌剂和催化剂,降低环境污染和二氧化碳排放。
三、纳米银材料的发展前景纳米银材料具有广泛的应用前景和巨大的经济价值。
随着科技的不断创新和发展,纳米银材料在生物医学、电子、环保等领域的应用将会越来越广泛。
纳米银的制备方法及其应用纳米银材料具有很稳定的物理化学性能,在电学、光学和催化等方面具有十分优异的性能,现已广泛应用于陶瓷和环保材料等领域.目前,纳米银的研究仍是热点,应用前景较为广阔.1纳米银的制备纳米银的制备方法很多,分类方法也多种多样,如可按制备机理、反应条件和反应前驱体类别等进行分类.按制备机理可分为如下方法.1.1化学还原法化学还原法是制备纳米银最常用的方法之一.其原理是硝酸银和硫酸银等银盐与适当的还原剂如锌粉、水合肼、柠檬酸钠等在液相中反应,将Ag+还原为Ag,并生长为单质银颗粒.用化学还原法制备的纳米银的杂质含量较高,粒度分布宽,易团聚.因此,用化学还原法制备纳米银常需加入分散剂如聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、苯胺和甲醛磺酸萘钠盐等来降低银颗粒的团聚. 赵婷等人[1]用冠醚交联壳聚糖(CTSG)作吸附剂和保护剂,在水介质中用水合肼还原硝酸银制备了纳米银.在水合肼与硝酸银(浓度均为01mol/L)的摩尔比为61、CTSG用量为04g和40的条件下,制得粒径30~40nm的银颗粒.目前,绿色化学已逐渐成为化学领域的一个重要主题.制备金属纳米粒子的绿色化学的关键在于选择对环境友好的化学试剂和无毒的纳米粒子.Raveendran等人[2]用可溶性淀粉作模板,以D葡萄糖为还原剂,在水溶液中合成了纳米银粒子.他们认为这是制备金属纳米材料的一种绿色合成方法.Sun等人[3]以葡萄糖为原料在水热条件下制备了表面含有大量多糖基团的胶体碳球,并用这种碳球作模板制备了纳米银颗粒与碳球的核壳结构.12光还原法光还原法的机理是通过光照使有机物产生自由基,还原金属阳离子.HanMinghan等人[4]利用不同浓度的Ag+在TiO2上进行光还原反应,制备了纳米银载量不同的Ag/TiO2褐色样品,在TiO2表面的银粒子粒径小于10nm.Li等人[5]用紫外线照射硫酸银和聚丙烯酸(配位稳定剂和表面活性剂)的混合液,制成了配位稳定的纳米银颗粒蓝色胶体,将这些胶体电泳沉积,制得类似球形的配位稳定的纳米银颗粒沉积体.Zhou等人[6]以聚乙烯醇为保护剂,用紫外光辐照硝酸银溶液,制得银纳米棒和树枝状纳米晶体.13电化学法电化学法具有简单、快速、无污染等优点,是合成纳米材料的一种有效方法.ZhuJ J等人[7] 研究了在超声波辅助作用下,从含有EDTA的AgNO3水溶液中电化学沉积银纳米线.在溶液温度为30、超声波为50Hz和100W的条件下,控制沉积电流不变,可得到直径约40nm、长度大于6m的纳米线;控制阴极电极电位为-03V(相对于SCE),可得到直径约80nm、长度大于15m的纳米线.廖学红等人[89]用电化学方法以N羟乙基乙二胺N,N,N三乙酸为配位剂,制备出树枝状纳米银.研究发现,配体对纳米粒子的形成起着非常关键的作用,而且在配体存在的条件下用电化学法制备纳米银是一种简单、无污染的方法.同时,他们还用超声电化学方法以EDTA为配位剂,用AgNO3溶液制备出两种粒径的类球形和树枝状纳米银.随后,他们又用10mA电流电解AgNO3溶液,在配位剂(1g柠檬酸或013g半胱氨酸)存在的条件下制备出树枝型纳米银[10].14激光烧蚀法用激光照射金属表面制备化学纯净的金属胶体,即为激光烧蚀法.此法避免了其他方法如化学氧化还原法中电离出的阴离子或阳离子等杂质的影响.杜勇等人[11]利用Nd YAG激光器以波长1064nm的激发光照射金属银表面,通过控制光照时间,制备出5~20nm的银胶体粒子.照射时间低于25min时,所制备的胶体粒子为5~35nm.在实验过程中很少观测到处于凝聚状态的银胶颗粒,将所制得的银胶体放置数周也未出现聚沉物,说明用该法所制备的银胶体的稳定性较好.TsujiTakeshi等人[12]用飞秒波长800nm的激光脉冲照射水中的银片制得纳米银胶,后用纳秒激光脉冲照射也制得了纳米银胶.将这两者进行比较发现,用纳秒激光脉冲照射制银胶的效率比用飞秒激光脉冲照射高,而且银胶的分散性较好.另外,无论是飞秒激光脉冲还是纳秒激光脉冲,对空气中银的烧蚀效率都比对水中银的烧蚀效率高.15化学电镀法金属纳米线在超大集成电路和光导纤维等领域中有潜在的应用价值.用模板组装的纳米线阵列具有设备简单和成本低廉的特点.王银海等人[13]以铝阳极氧化形成的有序多孔氧化铝为模板,利用交流电在模板孔洞中沉积银得到纳米银粒子/Al2O3组装体系.经过分析,交流电能使金属沉积在孔洞中的原因是Al/Al2O3界面的整流特性.迟广俊等人[14]以多孔铝阳极氧化膜(Al2O3/Al)为模板,采用交流电沉积的方法制备了平均长度约5m、直径25nm的银线,纳米银线在Al2O3/Al孔内互相平行,显示凸凹相间的条纹结构.电子衍射(SAED)证实,该纳米银线为面心立方(FCC)的多晶结构.16辐射法在射线的辐照下,水和乙醇等溶剂可产生具有很强还原能力的溶剂化电子,将金属离子还原成金属单质.利用射线的这一特点可将溶液中的银离子还原.陈祖耀等人[15]在005mol/LAgNO3溶液中加入适量的异丙醇和聚乙烯醇或其它表面活性剂和添加剂,用7104居里的Co60射线源辐照,制得粒径分布比较均匀、平均粒径10nm的银颗粒,其粒子结构形态趋于各向异性树枝状.Zhu等人[16]用射线和水热处理相结合的方法,制备出平均粒径约8nm的银颗粒.熊金钰等人[17]以硝酸银为银源,聚乙烯醇(PVA)为稳定剂,利用超声波的空化作用,制备出纳米银及其分形生长的有序体.17微乳液法该法是将表面活性剂溶解在有机溶剂中,当表面活性剂浓度超过临界胶束浓度(CMC)时,形成亲水极性头向内、疏水有机链向外的液体颗粒结构,其内核可增溶水分子或亲水物质.微乳液一般由表面活性剂、助表面活性剂(一般为脂肪醇)、有机溶剂(一般为烷烃或环烷烃)和水4种组分组成.它是一种热力学稳定体系,可合成大小均匀、粒径为10~20nm的液滴.该方法具有装置简单、操作容易、粒子可控、不易团聚等优点.根据油和水的比例,可以将微乳液分为正相(OPW)、反相(WPO)和双连续相微乳液体系,其中WPO微乳液体系适用于无机纳米粒子的制备.路林波等人[18]将环己烷、异戊醇、十二烷基硫酸钠(SDS)和水以一定比例混合,制成均匀透明、热力学性质稳定的反相微乳液体系.然后将一定浓度的银铵盐和水合肼溶液按等体积分别加入上述反相微乳液中,常温下制得20~30nm黑色纳米银粒子.Rong等人[19]用环己烷作溶剂,聚环氧乙烯基壬苯醚作表面活性剂,与银盐水溶液混合制成微乳液及用同样的方法制得NaBH4微乳液.将上述两种乳液混合,当反应进行到一定时间后,离心分离制得纳米银.18晶种法这种方法是以纳米粒子为晶种,在晶种表面用还原剂还原银离子,制得纳米银粒子.在还原过程7第2卷第1期殷焕顺,等:纳米银的制备方法及其应用中,可通过控制晶种和银离子的比例来控制所制得的银粒子粒径.邹凯等人[20]以柠檬酸钠和NaBH4为还原体系还原AgNO3,制得粒径(42)nm的银粒子.以该纳米银为晶种制成悬浮液,将其加入3mL的1mmol/L硝酸银和2mmol/L聚乙烯吡咯烷酮(Mw=58000)溶液中,然后置于15W低压汞灯(=25317nm)下照射48h,可制备出直径50~120nm、长度约50m的银纳米线及树枝状的纳米银.赵彦保等人[21]用水合肼还原硝酸银,在聚乙烯吡咯烷酮存在的条件下,通过控制反应条件制备出粒径均一、有良好分散性的银纳米微粒,并以此为种子,在十六烷基三甲基溴化铵的棒状胶束环境中制备出银纳米棒和纳米线.2纳米银的应用21抗菌材料随着生活水平的提高,人们对健康安全的生活方式愈来愈关注.研发高效无(低)毒的抗菌剂是一个既有社会意义又有经济意义的课题.银离子具有突出的杀菌效果和安全性,在无机抗菌剂中常作为抗菌成分.由于银的成本高及银离子的化学性能不稳定,因此,影响了其应用.抗菌陶瓷是一种功能性新材料,是在制陶的原料中,特别是在陶瓷釉中加入无机抗菌剂制成.刘维良等人[22]采用液相共沉淀法制得纳米磷酸锆载Ag抗菌粉体材料.当该抗菌剂在日用陶瓷釉中的质量分数达到21%时,抗菌陶瓷餐具的抗菌率可达9919%以上,而且对日用陶瓷的生产工艺、技术性能和微观结构的影响不大,其性能指标均符合国家日用陶瓷质量标准的要求.保鲜膜能够控制储藏环境的气体和湿度,延缓果蔬的采后衰老.利用纳米技术,可以使常规保鲜膜具备调气、保湿和防霉等多种功效.李喜宏等人[23]以常规LDPE保鲜膜配方的组分为载体,添加银系纳米材料母粒,研制出含银粒径40~70nm的防霉保鲜膜,通过缓释溶出的Ag+阻止微生物酶的合成.纳米银对常见的食品污染菌也有抑制作用.刘伟等人[24]研究了纳米银对几种常见细菌、酵母菌、霉菌等菌种的抑制作用.结果表明,纳米银对供试菌种有明显的抑制作用;在试验浓度的条件下,对革兰氏阳性菌的抑制作用最强,对革兰氏阴性菌抑制的作用次之,对酵母菌和霉菌的抑制作用最弱.在作用时间相同的条件下,纳米银浓度越高,抑菌率越高.在纳米银浓度相同的条件下,作用时间越长,抑菌率越高.纳米银有良好的热稳定性,经高温处理后仍然有良好的抑菌效果.22催化作用纳米银可以用作多种反应的催化剂.HanMinghan等人[4]通过真空蒸镀法制备了用于光催化还原离子的沉积纳米银的TiO2.在蚁酸存在的条件下,光催化剂TiO2和Ag/TiO2对还原Se()都有效.只是使用没有修饰的TiO2光催化剂时,在Se()被完全还原为Se后,还需进一步将Se 还原为以H2Se形式存在的Se2-.而使用Ag/TiO2催化剂时,Se()被还原为Se,同时还生成H2Se,在pH=315时还原率最高.这说明纳米银极大地加强了Se粒子的电子强度,并通过Se的自还原生成H2Se.Li等人[25]通过考察纳米级复合催化剂Ag/H ZSM S在CH4选择还原NO反应中的活性和选择性发现,当催化剂中纳米银质量分数高于7%时,NO转化率显著提高.这表明,分子筛外表面纳米银的存在提高了银催化剂在CH4选择还原NO反应中的活性.在聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的激光离解反应过程中,加入纳米银粒子后,导致聚合物炭化,在界面诱导产生石墨化作用;同时纳米银粒子与聚甲基丙烯酸甲酯的界面发生反应,改变了粒子对激光能量的转化方式,减弱了其激光炭化作用.总之,纳米银粒子的加入改变了聚合物体系对激光能量的吸收和转换方式,导致其激光离解发生变化.23在修饰电极中的应用纳米银粒子具有比其他纳米粒子更为优异的导电性能和电催化性能.因此,研究纳米银粒子修饰电极具有重要的意义.任祥忠等人[26]采用电化学方法在AgNO3的柠檬酸水溶液中制备了纳米银,并以所制备的纳米银和接枝酪蛋白为复合载体,制备了葡萄糖氧化酶电极.该电极的线性响应范围1010-6 ~1510-2mol/L,响应时间为12s,并且重现性和选择性好.李茂国等人[27]用共价修饰法制备了纳米银修饰的金电极.该修饰电极对灿烂甲酚蓝(BCB)的电化学氧化还原有较强的催化作用,氧化峰电流与8材料研究与应用2008BCB浓度在4010-7~2110-4mol/L范围内成线性关系,检出限为1510-8mol/L.后来,他们[28]用经纳米银修饰的玻碳电极进行痕量硫氰根的检测.在pH=60的磷酸盐缓冲溶液中,采用示差脉冲伏安法测得,氧化峰电流和硫氰根浓度在5010-7~4010-4mol/L范围内成良好的线性关系,检出限为413710-8mol/L.将此修饰电极用于测定吸烟和非吸烟人的唾液中痕量硫氰根,结果与光度法测定值基本一致.24在生物材料方面的应用基因诊断和生物传感器发展的一大进步就是功能化的纳米银粒子及其相结合的使用.DNA生物传感器包含了DNA探针的生物识别过程和与之相适应的生物亲合力反应的换能器,换能器的功能是将固定化的单链或双链DNA杂交信号转换成可识别或能测量的信号.纳米金和银粒子所产生的局域表面等离子体共振光谱或所具有的电学性能,成为各种新型的、能把生物识别反应转换成放大的光学或电学信号装置的基础.R P VanDuyne等人[29]的研究证明:将掩膜上沉积的尺寸和形状均匀的银粒子限定在一个足够大的、间距固定的表面上,可使它们独立起作用,而不是作为一个阵列,并且环绕粒子的介电环境比较容易控制.他们将小生物分子修饰的三角形纳米银粒子用于病床护理和医学诊断的纳米生物传感器,使其得以进一步发展.J Wang等人[30]提出了电化学溶出检测DNA杂交的间接法:把涂有抗生蛋白链菌素的磁性胶乳微球连接到DNA探针上,在探针同靶核酸杂交之后,再把涂有抗生蛋白链菌素的直径20nm金粒子连接到这个生物共轭靶上,然后将银离子沉积在纳米金粒子上,最后用HBr Br2溶解银,并于薄膜碳电极上恒电位溶出测定银而间接求得靶DNA量.该方法能够在10L杂交溶液中(20min的杂交连接)检测出10pmol的乳腺癌DNA基因片段.功能化的纳米银粒子具有明显的增强作用和良好的生物相容性,易同DNA分子杂交结合.这些性质成为它们在生物传感器中应用的基础,也为DNA计算机的开发带来了光明的前景,是生命科学中分析化学研究的重要组成部分和当今发展的重点领域.25在光学领域的应用纳米银可用作表面增强喇曼光谱(SERS)的基质[31],实验证明SERS的获得与吸附分子的电性和纳米银的表面电性有关.选取电性合适的纳米银,可以获得较强的SERS,进而扩大SERS的研究范围.由于纳米银粒子表面等离子振荡吸收峰附近具有超快的非线性光学响应,科学家发现把纳米银掺杂在半导体或绝缘体中,可获得较大的非线性极化率,利用这一特性可制作光电器件,如光开关、高级光学器件的颜色过滤器等.3结论纳米银的制备方法很多,但各有优缺点.采用现有的方法,已合成出多种粒径的球形纳米银粒子和各种颜色的纳米银溶胶,也合成出纳米银线和树枝状的具有一定空间结构的银纳米材料等.随着科技的进步,未来的纳米银生产技术将向成本低、消耗低、污染低的方向发展.在现有的制备方法中,具有独特的技术和成本优势的生物还原法将可能成为未来纳米银生产技术的突破口,寻找新的对银具有较强还原能力的菌种并优化其还原条件,将是这种新技术的主要发展方向.参考文献:[1]赵婷,戴红,肖尧,等.冠醚交联壳聚糖吸附原位还原制备纳米银[J].中国皮革,2006,35(9):2629[2]RAVEENDRANP,FUJ,WALLENSL Completely greensynthesisandstabilizationofmetalnanoparticles[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety,20 03,125:1394013941[3]SUNX,LIY Colloidalcarbonspheresandtheircore/shellstructureswithnoble metalnanoparticles[J].An gewandteChemieInternationalEdition,2004,4 3(5):597601[4]HANMH,LINHF,YUANYH,etal Pressuredropfortwophasecounter currentflowinapackedcol umnwithanovelinternal[J].ChemicalEngineeri ngJournal,2003,94(3):171260[5]LIHX,LINMZ,HOUJG Electrophoreticdepositionofligand stabilizedsilvernanoparticlessynthesizedbytheprocessofphotochemicalreduction[J].Jour nalofCrystalGrowth,2000,212:222226[6]ZHOUY,YUSH,WANGCY,etal Anovelultravi oletirradiationphotoreductiontechniquefortheprepara tionofsingle crystalAgnanorodsandAgden drites[J].AdvancedMaterials,1999,11(10):8508529第2卷第1期殷焕顺,等:纳米银的制备方法及其应用[7]ZHUJJ,QIUQF,WANGH,etal Synthesisofsilver nanowiresbyasonoelectrochemicalmethod[J].InorganicChemistryCommunications,2002,5(3):242 244[8]廖学红,李鑫.电化学制备纳米银[J].黄冈师范学院学报,2001,21(5):5859[9]廖学红,赵小宁,邱晓峰,等.类球形和树枝状纳米银的超声电化学制备[J].南京大学学报:自然科学版,2002,38(1):119123[10]廖学红,朱俊杰,赵小宁,等.纳米银的电化学合成[J].高等学校化学学报,2006,12(21):18371839[11]杜勇,杨小成,方炎.激光烧蚀法制备纳米银胶体及其特征研究[J].光电子激光,2003,14(4):383386[12]TSUJIT,KAKITAT,TSUJIM Preparationofnano 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OnthepromotionofAg ZSM5by ceriumfortheSCRofnobymethane[J].JournalofCa talysis,1999,182:31332。
导电银胶的电阻率范围1. 导电银胶的概述导电银胶是一种具有良好导电性能的材料,其主要成分是纳米银颗粒。
由于其导电性能优异且易于加工,导电银胶广泛应用于电子元器件、柔性电路、触摸屏、太阳能电池等领域。
2. 导电银胶的组成与制备方法导电银胶主要由以下三个组成部分构成:2.1 纳米银颗粒纳米银颗粒是导电银胶的主要成分,其尺寸通常在10-100纳米之间。
这种尺寸范围的纳米颗粒具有较大的比表面积,从而增强了导电性能。
2.2 有机胶凝剂有机胶凝剂是将纳米银颗粒黏结在一起形成凝胶状物质的关键组分。
它可以提供适当的黏度和流动性,从而使得导电银胶易于涂覆和加工。
2.3 辅助添加剂辅助添加剂可以改善导电银胶的性能,例如提高其稳定性、增强导电性能等。
制备导电银胶的方法主要包括溶胶-凝胶法、化学还原法和物理混合法等。
其中,溶胶-凝胶法是最常用的制备方法之一。
该方法通过将纳米银颗粒与有机胶凝剂在适当的溶液中混合,并经过一系列加热、搅拌和干燥步骤,最终得到具有良好导电性能的导电银胶。
3. 导电银胶的电阻率范围导电银胶的电阻率取决于其组分配比、纳米银颗粒尺寸、形状以及制备工艺等因素。
通常情况下,导电银胶的电阻率范围在10-4到10-6 Ω·cm之间。
较低的电阻率意味着更好的导电性能。
为了降低导电银胶的电阻率,可以采取以下措施:3.1 优化纳米银颗粒尺寸和形状较小尺寸和更均匀分布的纳米银颗粒可以增加导电银胶的导电性能。
通过控制制备条件和添加剂,可以调控纳米银颗粒的尺寸和形状,从而降低电阻率。
3.2 提高纳米银颗粒的填充密度纳米银颗粒的填充密度也会影响导电银胶的导电性能。
较高的填充密度意味着更多的导电路径,从而降低电阻率。
因此,在制备过程中,可以采用适当的方法来提高纳米银颗粒的填充密度。
3.3 优化胶凝剂配比有机胶凝剂在导电银胶中起到黏结作用,但过多的有机胶凝剂可能会影响导电性能。
因此,在制备过程中需要优化有机胶凝剂的配比,以提高导电性能。
纳米银和纳米银导电胶的制备1课题研究的内容及目的作为21世纪主要发展方向之一的电子工业,其发展和产品更新速度也将是最快的,新的电子元器件和生产工艺技术将需要新的银浆,导电银浆已广泛应用于电子产品、薄膜开关、印刷电路等各领域,为了适应电子工业不断轻、薄、多功能、低成本的要求,导电银浆会朝着工艺更简化、性能更强、可靠性更高的方向发展,也就是最大程度的发挥银导电性和导热性的优势。
虽然国内导电银浆的生产及研究水平与先进国家相比差距较大,国内对导电银浆的研究较少而且多为工艺性研究,对影响导电胶性能的基础规律性研究更少。
但国内越来越多的学者及企业开始重视导电银浆的发展前景,怎样开发出性能更为优异、应用更加有针对性、更为经济、环保的导电银浆是目前大家要研究及考虑的问题。
金属银广泛应用在微电子封装中,其性质稳定、氧化缓慢且其氧化物也具有导电性,加上价格适中,因此银成为了导电胶最常用的填料之一,目前市售银导电胶的导电填料以微米银粉为主,存在的主要问题是填充量不高、电导率低,制约了银系导电胶的高端应用。
对银粉表面进行活化处理,可以增加其在树脂中的填充量,改善导电胶的电导率,因此,导电填料表面处理方面的研究已受到越来越多的关注。
近来有文章报道以某种未公开的材料处理银表面,可以将导电胶的导电性能提高大约20倍。
本实验研究的主要包括:(l)导电银浆的加工制备过程及在制备过程中容易出现的问题,怎样去解决实验及应用中的问题,通过合成实验来单独制备导电银浆用导电相银粉(球形、线、片纳米银);研究固化工艺条件对导电银浆各性能的影响。
(2)通过化学还原反应来制备微米级导电相银粉,并研究不同形貌的银粉、不同粒径大小的银粉、不同含量的银粉对导电银浆电阻、电阻率、附着力、硬度及耐弯折性能的影响。
(3)研究制备导电银浆用树脂相,在实验过程中使用不同的树脂粘结相来研究树脂相对导电银浆导电性能的影响。
研究不同含量的树脂粘结相对浆料导电性能、硬度、附着力及耐弯折性能的影响。
利用DSC和TG来研究浆料中的溶剂挥发过程,来完善导电银浆的固化过程,在保证电阻、电阻率、硬度及附着力的前提下,能够尽量减少银粉的含量,降低固化温度和缩短固化时间。
本文所做研究旨在以上述实验为基础,建立起完善的导电银浆的制备和性能测试条件,在深刻认识到影响导电银浆性能的关键因素及其作用规律的同时,也尽可能为制备一种可以在尽量低的温度及尽量短的时间内完全固化的导电银浆奠定一定的基础,力求节省能源的利用量。
除此之外,尽管导电银浆已有很快的发展,但是,在大多数导电银浆的制备及固化过程中,都附带着大量有机溶剂的挥发,这对人们生存的环境及身体的健康都带来了很大的威胁,随着现代科技的发展和人们对于环保理念的追求,今后的研究重点将会放在开发和应用环境友好型导电银浆。
类球形纳米银颗粒制备1 实验部分1.1 试剂和仪器试剂:硝酸银(Silver nitrate,AgNO3,AR,≥99.8%),广东光华化学试剂厂鞣酸(Tannic acid,C76H52O46,AR),天津市百世化工有限公司聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone,简写PVP,(C6H9NO)n,进口分装:K值27.0-32.4,含氮量11.5-12.8%),国药集团化学试剂有限公司氨水(Ammonia solution,NH3,AR,25%),天津市百世化工有限公司硝酸(Nitric acid,HNO3,AR,65.0~68.0%),西陇化工股份有限公司去离子水为实验室自制。
仪器:AEU-210电子分析天平,日本岛津公司KQ-600K型高功率数控超声波清洗器,昆山市超声仪器有限公司TDL-60B 台式离心机,上海安亭科学仪器厂制造DZF-6030A型真空干燥箱,上海-恒科学仪器有限公司79-1 恒温加热磁力搅拌器,金坛市晨阳电子仪器厂pH S-型酸度计,上海沪益仪器仪表有限公司760CRT紫外-可见分光光度计,日本岛津公司。
吸收范围是200~900 nm,分辨率是2 nm,选用该仪器的标准模式,用石英玻璃比色皿。
另有注射器、滴管、烧杯、玻璃棒、锥形瓶、量筒等若干。
1.2 纳米银粉的制备方法1:将0.6822 g AgNO3溶于20 mL去离子水中,滴加氨水调节pH值约11(氨水浓度可以配制成6M 和1M,初始用高浓度氨水调节pH,当快接近11时,用低浓度氨水条件)。
当初始滴加氨水时,溶液变得混浊,有白色沉淀生成,继续滴加氨水,沉淀逐渐消失,溶液变得澄清。
然后向上述溶液中加入一定量0.3559 g的PVP,在加热套中微热使PVP完全溶解,再将溶液置于磁力搅拌器上搅拌充分混合均一,冷却到室温。
将0.6800 g鞣酸加入到20 mL去离子水中,充分溶解,得到黄褐色澄清溶液。
用胶头滴管缓慢滴加鞣酸到硝酸银-PVP溶液中,观察到溶液颜色开始由无色依次变为红色、棕色,灰绿色,灰黑色,颜色逐渐加深。
滴加完全后剧烈磁力搅拌1 hr,然后加入20 mL无水乙醇陈化10分钟。
以8000 r/10 min的速度离心,用无水乙醇冲洗两次,再用去离子水洗涤三次,直至洗涤液pH=7。
最后将得到溶液置于60℃鼓风干燥箱中下干燥15 hr,得到黑色纳米银粉,装袋备用。
方法2:将2.500gAgNO3加入到50 mL去离子水中溶解,配成溶液待用;将一定量的PVP(S5:2.4631 g, S6:4.9259 g)加入到80 mL去离子水中,然后在在加热套中微热使PVP完全溶解,冷却到室温。
将0.9682 g抗坏血酸加入到20 mL蒸馏水中,搅拌溶解完全后,将抗坏血酸溶液和PVP溶液混合均匀,然后搅拌5 min,用氨水调节溶液的pH=6。
将AgNO3溶液缓慢滴加到抗坏血酸和PVP混合溶液中,溶液颜色由无色变为黑色、土灰色。
剧烈搅拌反应1 hr,加入少量无水乙醇陈化20 min,以8000 r/10 min的速度离心,用无水乙醇冲洗两次,再用去离子水洗涤三次,直至洗涤液pH=7。
最后将得到溶液置于乙醇中分散,保存备用。
图1给出纳米银粉制备的流程图,其中图1(a)是方法一流程图,1(b) 是方法二的流程图。
(a)(b)图1纳米银粉工艺流程图,其中,(a):方法一,(b):方法二纳米银线制备2.1实验部分2.1.1 试剂和仪器试剂:硝酸银(Silver nitrate,AgNO3,分子量=169.88,AR,≥99.8%),广东光华化学试剂厂聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone,简写PVP,(C6H9NO)n,进口分装:K值27.0-32.4,含氮量11.5-12.8%,分子量:111.143 ),国药集团化学试剂有限公司乙二醇(Ethylene glycol, HOCH2CH2OH , AR , 分子量=62.07, 含量≥99.0%) ,天津市百世化工有限公司氯化铁(Ferric chloride,FeCl3·6H2O ,AR,分子量=270.29,含量≥99.0%),天津市永大化学试剂有限公司硫化钠(Sodium sulfide,NA2S·9H2O,AR, 分子量=240.18,含量≥98.0%),天津市永大化学试剂有限公司葡萄糖(Glucose anhydrouse,C6H12O6,AR,分子量=180.16,含量≥99.0%),天津市北联精细化工品开发有限公司硫酸铁(Ferric sulfate,Fe2(SO4)3,AR,分子量=399.88,含量=21.0%~23.0%),天津市百世化工有限公司无水乙醇(Ethanol absolute,CH3CH2OH,AR,分子量=46.07,含量≥99.7%),天津市百世化工有限公司去离子水为实验室自制。
仪器:AEU-210电子分析天平,日本岛津公司KQ-600K型高功率数控超声波清洗器,昆山市超声仪器有限公司TDL-60B 台式离心机,上海安亭科学仪器厂制造DZF-6030A型真空干燥箱,上海-恒科学仪器有限公司79-1 恒温加热磁力搅拌器,金坛市晨阳电子仪器厂pH S-型酸度计,上海沪益仪器仪表有限公司760CRT紫外-可见分光光度计,日本岛津公司。
吸收范围是200~900 nm,分辨率是2 nm,选用该仪器的标准模式,用石英玻璃比色皿。
另有注射器、滴管、烧杯、玻璃棒、锥形瓶、量筒等若干。
2.1.2 银纳米线的制备本实验以AgNO3为原料,PVP为表面修饰剂,FeC13(或Na2S)为抑制剂,乙二醇为溶剂,在水热条件下制备纳米银线。
典型的制备过程如下:(1)配制一定浓度和量的FeC13(或Na2S)乙二醇溶液;(2)配制一定浓度的PVP乙二醇溶液,在加热套中微热使其完全溶解,冷却到室温,取一定量的PVP溶液加入到(1)溶液中,磁力搅拌均化;(3)配制一定浓度和量的AgNO3乙二醇溶液;(4)取一定量的(3)溶液快速(控制一分钟左右)滴加到(2)溶液中。
实验过程中发现,当(3)溶液加入到(2)时,溶液中出现乳白色沉淀,说明体系中生成AgCl胶体(当Na2S做抑制剂时,溶液中出现暗红色的Ag2S胶体);(5)将上述溶液转移到水热反应釜中,填充率是85%,将反应釜置于干燥箱中160℃下反应150 min,然后冷却至室温;(6)将反应产物先用丙酮离心洗涤分离两次,然后用去离子水离心洗涤三次,以7000 r/10 min的速度离心,最后将离心后的产物分散于乙醇中,保存备用。
图2给出工艺流程图:图2纳米银线工艺流程图1、以FeC13为抑制剂制备纳米银线具体实验条件1:首先,制备10 mL 0.1mmol·L-1的FeC13的乙二醇溶液。
称取一定量的PVP溶解于FeC13溶液中,配置成1.6 mmol·L-1,搅拌至澄清,待用。
同时,将一定量的AgNO3溶解于10 mL乙二醇溶液中,配置成1.0 mmol·L-1,搅拌溶解后移至恒压滴液漏斗中。
在磁力搅拌的条件下,将AgNO3溶液快速滴加到PVP溶液中(含一定浓度的FeC13),滴加时间控制在一分钟左右。
滴加完毕后溶液呈现出淡淡的乳白色,说明溶液中生成了AgCl胶体。
随后将混合溶液移至水热反应釜中,将其置于预设温度为160℃的干燥箱,反应2.5小时。
反应完毕后,将水热反应釜取出,随空气冷却到室温。
将反应产物先用丙酮离心洗涤分离两次,然后用去离子水离心洗涤三次,以7000 r/10 min的速度离心,最后将离心后的产物分散于乙醇中,保存备用。
具体实验条件2:首先,制备10 mL 400 μmol·L-1的FeC13的乙二醇溶液。
称取一定量的PVP溶解于FeC13溶液中,配置成1.6 mmol·L-1,搅拌至澄清,待用。