水热法合成银纳米线

水热法制备高长径比银纳米线及其影响因素研究倪嘉;操芳芳;陈淑勇;王魏巍;韩娜;金良茂【摘要】Silver nanowires with high yield, uniform size and high aspect ratio were successfully synthesized by the hydrothermal method adopting AgCl gel as an initiating agent and PVP as a reduction agent and surfactant.The synthesized silver nanowires were characterized by X-ray powder diffraction( XRD) , scanning electron microscopy( SEM) and UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy ( DRS) .The results indicate that the silver nanowires were composed of a face-centered cubic structure of pure metallic silver with high crystallinity.And the silver nanowires have an average length of 60~110μm and an average diameter of 20~60 nm, giving the aspect ratio of the nanowires greater than 1000.In addition, the influence of the fraction of NaCl and PVP together with the reaction temperature and reaction time on the morphology and structure of the final products were investigated.Finally, the optimum reaction condition were proposed to prepare the silver nanowires with high aspect ratio. Moreover, the growth mechanism for the silver nanowires with high aspect ratio is interpreted.%采用水热法以AgCl为胶体、利用PVP作为还原剂及表面活性剂,成功合成了产量高、形貌尺寸均匀、高长径比的Ag纳米线.运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见光谱(DRS)对样品进行了表征,结果表明,产物为具有面心立方结构的单质银,结晶度高,银线平均长度60~110μm、平均直径为20~60 nm,长径比大于1000.同时探讨了NaCl物质的量、PVP物质的量、反应温度、反应时间对样品形貌尺寸的影响,得到了制备高长径比银纳米线的最佳反应条件,并阐述了高长径比银纳米线的生长机制.【期刊名称】《燕山大学学报》【年(卷),期】2017(041)004【总页数】6页(P311-316)【关键词】银纳米线;水热法;高长径比;PVP;还原剂【作者】倪嘉;操芳芳;陈淑勇;王魏巍;韩娜;金良茂【作者单位】蚌埠玻璃工业设计研究院,安徽蚌埠 233018;蚌埠玻璃工业设计研究院,安徽蚌埠 233018;浮法玻璃新技术国家重点实验室,安徽蚌埠 233000;蚌埠玻璃工业设计研究院,安徽蚌埠 233018;蚌埠玻璃工业设计研究院,安徽蚌埠 233018;蚌埠玻璃工业设计研究院,安徽蚌埠 233018;蚌埠玻璃工业设计研究院,安徽蚌埠233018【正文语种】中文【中图分类】TG146.3+;O782一维(1D)金属纳米结构由于其独特的电、光、磁、热性能，广泛应用于微电子、光电子设备、传感器等新兴技术领域[1-3]；在各种纳米材料中，一维银纳米线特有的导电导热性及良好的化学稳定性，在催化、表面增强拉曼技术、光学器件及传感技术等领域具有巨大的应用潜力[4-8]。

水热合成不同形貌纳米银肖旺钏;林梅;赖文忠;王仁章;张丽华【摘要】以聚乙烯吡咯烷酮为分散稳定剂,硼氢化钠和柠檬酸三钠为还原剂,水热法制备了不同形貌和粒径的纳米银.透射电镜分析表明,改变反应温度可以调控纳米银颗粒的形貌,改变反应时间可以调控纳米银颗粒的粒径大小.控制反应温度140℃以下,得到多种形貌共存的纳米银,140℃以上得到单一的球形纳米银;固定反应温度130℃,得到三角形的纳米银,延长反应时间,形貌无明显变化,粒径增加.【期刊名称】《三明学院学报》【年(卷),期】2013(030)006【总页数】4页(P1-4)【关键词】水热合成;纳米银;形貌控制【作者】肖旺钏;林梅;赖文忠;王仁章;张丽华【作者单位】三明学院资源与化工学院,福建三明365004;三明学院资源与化工学院,福建三明365004;三明学院资源与化工学院,福建三明365004;三明学院资源与化工学院,福建三明365004;三明学院资源与化工学院,福建三明365004【正文语种】中文【中图分类】TB383.1413.1纳米银已被广泛用于催化剂材料[1]、导电涂料[2]、无机抗菌剂[3]、表面增强拉曼光谱[4]等领域，这些应用都与纳米银颗粒的尺寸和形貌直接相关，因而对其颗粒大小和形貌的控制研究具有重要的意义。

纳米银材料制备方法很多，根据介质的不同可以分为液相法、微乳液法和气相法，按反应条件可分为还原剂还原法、光照法、超声法、加热法、电解法等[5]。

这些方法中应用最多的是液相法，用液相还原法可以制备各种不同形貌的纳米银粒子[6-7]。

在液相法制备纳米银中，表面活性剂是控制纳米银各种形貌的重要因素，其主要原理是利用有机分子对纳米银颗粒特殊晶面的选择吸附来调节颗粒不同晶面的生长速度，从而得到不同形貌的纳米银颗粒，由此可以得到各种轴比可控的纳米银棒和纳米线[8-9]，三角形纳米银[10]，立方体纳米银[11]，树枝状纳米银[12]等。

水热法制备纳米粒子是以水为溶剂，在高温高压下进行化学反应制备纳米晶的方法。

水热还原法制备银纳米颗粒一主要研究内容:●金属纳米颗粒的现状及水热法简介●银纳米颗粒的制备与其性质分析●银纳米颗粒的应用●结论和展望二水热法原理、装置及其特点水热法是19 世纪中叶地质学家模拟自然界成矿作用而开始研究的。

1900 年后科学家们建立了水热合成理论,以后又开始转向功能材料的研究。

目前用水热法已制备出百余种晶体。

水热法又称热液法,属液相化学法的范畴。

是指在密封的压力容器中,以水为溶剂,在高温高压的条件下进行的化学反应。

水热反应依据反应类型的不同可分为水热氧化、水热还原、水热沉淀、水热合成、水热水解、水热结晶等。

其中水热结晶用得最多。

1.基本原理水热法是利用高温高压的水溶液使那些在大气条件下不溶或难溶的的物质溶解，或反应生成该物质的溶解产物，通过控制高压釜内溶液的温差使产生对流以形成过饱和状态而析出生长晶体的方法。

自然界热液成矿就是在一定的温度和压力下，成矿热液中成矿物质从溶液中析出的过程。

水热法合成宝石就是模拟自然界热液成矿过程中晶体的生长。

2.合成装置高压釜为可承高温高压的钢制釜体。

水热法采用的高压釜一般可承受11000C的温度和109Pa的压力，具有可靠的密封系统和防爆装置。

高压釜的直径与高度比有一定的要求，对内径为100-120mm的高压釜来说，内径与高度比以1：16为宜。

高度太小或太大都不便控制温度的分布。

由于内部要装酸、碱性的强腐蚀性溶液，当温度和压力较高时，在高压釜内要装有耐腐蚀的内衬（贵金属如铂金或黄金内衬或是一些高分子聚合物），，以防矿化剂与釜体材料发生反应。

也可利用在晶体生长过程中釜壁上自然形成的保护层来防止进一步的腐蚀和污染。

如合成水晶时，由于溶液中的SiO2与Na2O和釜体中的铁能反应生成一种在该体系内稳定的化合物，即硅酸铁钠（锥辉石NaFeSi2O6 acmite）附着于容器内壁，从而起到保护层的作用。

3、水热法的特点：a)合成的晶体具有晶面，热应力较小，内部缺陷少。

一种银纳米线的制备方法及制品与流程
一、银纳米线的制备
1、材料准备
（1）采用99.999%的纯度纯水锡水（AgNO3）用于纳米线的制备；
（2）添加氧化铝（Al2O3），以调节反应体系电导率；
（3）采用精制的聚乙烯醇（PEG），用于纳米线的缓冲溶液；
（4）采用甲醇（CH3OH），用于处理溶液表面的气泡。

2、制备过程
（1）将水锡水（AgNO3.9H2O）和氧化铝（Al2O3）分别按比例量
0.25M和0.1M，加入到1000ml的缓冲溶液（PEG 600）中，搅拌均匀；
（2）将甲醇（CH3OH）加入到混合液中，使得溶液表面的气泡消失；
（3）加入盐酸（HCl）使得反应体系的pH值降低到2.5；
（4）在室温条件下不断搅拌混合液，使得水锡水（AgNO3）和氧化铝（Al2O3）完全溶解，形成一种有机纳米线；
（5）将混合液放置两个小时，使得纳米线形成完整。

3、制备途径
（1）采用热处理（温度200℃）和无机物的协同作用，结合水锡水（AgNO3）和氧化铝（Al2O3），来形成银纳米线；
（2）采用钢模具的方法，利用模板效应来形成银纳米线；
（3）采用超声波处理的方法来形成银纳米线。

二、工艺研发
1、材料研发
（1）根据银纳米线的反应体系。

图1葡萄糖分子中的醛基，有还原性，能与银氨溶液反应：CH20H(CH0H)4CH0+2Ag(NH3)2OCH20H(CH0H)4C00NH4+2Ag3NH3+H20目前已经有文献报道通过在葡萄糖溶液中加入一硝酸银或一亚碲酸盐后通过水热法成功的制备出炭包银和炭包碲纳米线[1]:Ag@C nano wire Te@C nano wier基于对以上文献报道数据及其原理的分析，本实验通过在葡萄糖溶液中同时加入硝酸银和亚碲酸钠后对其进行水热合成。

通过调整反应物浓度、反应时间、反应酸碱度等反应条件预期合成出均匀的炭包碲化银纳米线。

三、实验预备药品、仪器。

葡萄糖(天津大茂化学试剂厂)，亚碲酸钠(>97%，阿拉丁试剂)，硝酸银(AR，阿拉丁试剂)，去离子水，95%乙醇；50mL高压反应釜，50ml小烧杯，玻璃棒，鼓风干燥箱，电子天平，砂芯漏斗，超声波清洗仪。

四、实验过程1. 材料制备用电子天平分别称取0.085g硝酸银、0.0554g亚碲酸钠放入50mL烧杯中，用移液管准确移取32mL去离子水加入到上述烧杯中，并于超声波清洗仪超声分散10min,然后加入3.0g葡萄糖于混合溶液中，再次置于超声清洗仪超声分散10min，最后加入3ml的1M NaOH溶液，用手拧紧反应釜，放入烘箱中。

设定反n40BO 样品20/degree图2样品的XRD谱图从图2的XRD谱图上看，由上述配比下（0.085g硝酸银、0.0554g亚碲酸钠，即AgNO3 : Na2TeO3=2:1）和相应的反应环境（如：pH等条件）下，所制得的产品中晶相Ag和Te比较多，这说明在Na2TeO3和AgNO3反应生成Ag2TeO3的过程前，绝大多数的Na2TeO3和AgNO3已经在葡萄糖的醛基还原作用下分解生成Ag和Te,只有少部分的Na2TeO3和AgNO3反应生成Ag2TeO3，并在葡萄糖的醛基还原作用下分解生成Ag2Te。

这是通过比较XRD图上不同峰的位置和峰的强度来分析样品中存在的物种和晶相，但单一测试方法可能带来一定的误差，故要结合其他的现代测试方法，如：红外谱图、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等。

银纳米粒子的制备及其在生物医学中的应用银纳米粒子（AgNPs）是一种直径小于100纳米的银颗粒，由于其特殊的物理、化学特性，在生物医学领域中引起了广泛的关注。

本文主要介绍银纳米粒子的制备方法及其在生物医学中的应用。

一、银纳米粒子的制备目前，制备银纳米粒子的方法主要有两种：物理法和化学法。

其中，化学还分为初级合成法和微波合成法。

1.物理法物理法指的是通过物理手段制备银纳米粒子，如水热法、电化学法、蒸汽冷凝法等。

（1）水热法水热法是用高温高压反应器在水热条件下制备银纳米粒子。

该方法具有反应条件温和、反应时间短等优点，但是目前生产成本较高。

（2）电化学法电化学法指的是通过电极电解或电化学还原的方法来制备银纳米粒子。

该方法银离子的还原程度高，纯度高，但需要一定的设备和工艺条件。

（3）蒸汽冷凝法蒸汽冷凝法是将银热化后让其冷凝在冷表面上，使其形成纳米颗粒。

该方法成本较低，但产品纯度较低，且容易受到外界影响。

2.初级合成法初级合成法是利用化学反应来制备银纳米粒子，常见的方法有还原法、化学沉淀法、水相法等。

（1）还原法还原法是利用还原剂将银离子还原成银原子，生成银纳米粒子。

该法操作简单、纯度高，但有毒性较大的还原剂参与还原反应。

（2）化学沉淀法化学沉淀法通过一些沉淀剂将银离子还原成银原子，此法只能得到均匀且质量较差的银纳米颗粒，且反应后的溶液总体积较大。

（3）水相法水相法是指在水相中直接通过化学反应形成银纳米粒子，具有简单、操作方便、安全等特点，但是制备出的银纳米粒子分散性较差。

3.微波合成法微波合成法是在介电性物质中加入还原性物质，并在微波辐射下制备银纳米粒子。

该方法反应快速，生成的纳米颗粒均匀，但设备较为昂贵。

二、银纳米粒子在生物医学中的应用银纳米粒子由于具有独特的生物反应性和特殊的电子性质，在生物医学中有较广泛的应用，主要表现在以下几个方面。

1.肿瘤治疗银纳米粒子能够透过细胞膜，进入到肿瘤细胞，使细胞内的积极物质受到破坏，达到杀灭肿瘤细胞的作用。

水热还原法制备银纳米颗粒一主要研究内容:●金属纳米颗粒的现状及水热法简介●银纳米颗粒的制备与其性质分析●银纳米颗粒的应用●结论和展望二水热法原理、装置及其特点水热法是19 世纪中叶地质学家模拟自然界成矿作用而开始研究的。

1900 年后科学家们建立了水热合成理论,以后又开始转向功能材料的研究。

目前用水热法已制备出百余种晶体。

水热法又称热液法,属液相化学法的范畴。

是指在密封的压力容器中,以水为溶剂,在高温高压的条件下进行的化学反应。

水热反应依据反应类型的不同可分为水热氧化、水热还原、水热沉淀、水热合成、水热水解、水热结晶等。

其中水热结晶用得最多。

1.基本原理水热法是利用高温高压的水溶液使那些在大气条件下不溶或难溶的的物质溶解，或反应生成该物质的溶解产物，通过控制高压釜内溶液的温差使产生对流以形成过饱和状态而析出生长晶体的方法。

自然界热液成矿就是在一定的温度和压力下，成矿热液中成矿物质从溶液中析出的过程。

水热法合成宝石就是模拟自然界热液成矿过程中晶体的生长。

2.合成装置高压釜为可承高温高压的钢制釜体。

水热法采用的高压釜一般可承受11000C的温度和109Pa的压力，具有可靠的密封系统和防爆装置。

高压釜的直径与高度比有一定的要求，对内径为100-120mm的高压釜来说，内径与高度比以1：16为宜。

高度太小或太大都不便控制温度的分布。

由于内部要装酸、碱性的强腐蚀性溶液，当温度和压力较高时，在高压釜内要装有耐腐蚀的内衬（贵金属如铂金或黄金内衬或是一些高分子聚合物），，以防矿化剂与釜体材料发生反应。

也可利用在晶体生长过程中釜壁上自然形成的保护层来防止进一步的腐蚀和污染。

如合成水晶时，由于溶液中的SiO2与Na2O和釜体中的铁能反应生成一种在该体系内稳定的化合物，即硅酸铁钠（锥辉石NaFeSi2O6 acmite）附着于容器内壁，从而起到保护层的作用。

3、水热法的特点：a)合成的晶体具有晶面，热应力较小，内部缺陷少。

银纳米线的制备及其应用研究近年来，随着纳米技术的快速发展以及对于高效催化材料的需求不断增加，银纳米线已成为一种备受瞩目的新型材料。

银纳米线具有高比表面积、优异的导电性能和良好的化学稳定性等特点，广泛应用于透明电极、柔性电子、光伏发电、催化剂等领域。

因此，银纳米线的制备及其应用研究具有极高的研究价值和应用前景。

本文将对银纳米线的制备方法、性质及应用进行探讨。

一、银纳米线的制备方法银纳米线的制备方法包括溶液法、气相沉积法、物理冶金法等多种技术。

其中，溶液法制备银纳米线的方法相对简单，可通过模板法、电化学法、水热法等途径实现。

以下将分别进行介绍。

1. 模板法模板法以一定形状的模板为媒介，通过溶液法将银盐还原为银纳米线。

模板法的优点在于可以调控银纳米线的直径和长度等物理性能，同时还能保持一定的结构稳定性。

2. 电化学法电化学法以电极为媒介，在电解溶液中通过电位差和电流密度将银盐还原为银纳米线。

电化学法可以快速制备高质量的银纳米线，且成本较低。

3. 水热法水热法以水为溶剂，在高温高压条件下，通过均相或溶胶-凝胶-乳焙三种结构，将银盐还原为银纳米线。

水热法可以制备出较纯净的银纳米线，并能控制其上下均匀性。

虽然上述三种方法具有各自的优缺点，但通过优化方法和工艺，都可获得高质量的银纳米线。

二、银纳米线的性质1. 优异的电导性能银纳米线具有高导电性能，与传统的导电材料相比，其导电性能更高、更稳定。

同时，银纳米线的高导电性能使得其在柔性电子、传感器等领域具有广阔的应用前景。

2. 高比表面积银纳米线相对于其他纳米材料拥有更高的比表面积，这意味着银纳米线能够更好地接触反应物，提高反应效率。

同时，银纳米线的高比表面积还能提高光吸收率和电化学反应效率。

3. 优异的催化性能银纳米线具有极好的催化性能，是一种重要的催化剂。

其高比表面积和优良的导电性能使得银纳米线催化剂在催化剂稳定性、选择性和活性方面具有良好的性能。

三、银纳米线的应用研究银纳米线在透明电极、柔性电子、光伏发电、催化剂等领域具有广泛的应用前景。

纳米银线技术路径主要包括以下几种方法：
1. 水热法：通过将银离子和还原剂混合，在高温高压的水溶液中，利用氧化还原反应将银离子还原成纳米银线。

2. 晶种法：以银为晶种，用乙二醇为溶剂和还原剂，PVP为分散剂，合成纳米银线。

该方法的关键步骤是用合适的速率向溶液中同时滴加硝酸银和聚乙烯吡咯烷酮。

3. 模板法：以DNA为模板，结合电化学还原的纳米级银线。

在电化学还原过程中，AgNWs粒子聚集在DNA链，然后相互连接形成纳米银线。

4. 多元醇法：在高温下，通过多元醇将纳米银还原，同时利用表面活性剂来防止胶体纳米结构的团聚。

5. 湿化学法：以水为溶剂，氧化亚铜（Cu2O）和作为还原剂和结构导向剂，在100℃下将AgNO3中的Ag+还原制备得到纳米银线。

6. 化学还原法：将银离子与还原剂混合在一起，通常是在强碱性和温度作用下，银离子被还原成纳米银线。

7. 电化学方法：通过电解反应，在导体表面上生成银纳米线。

8. 微波法：利用微波辐射作用下，促进化学反应过程，制备出纳米银线。

这些方法各有优缺点，可以根据具体的应用需求和条件选择合适的方法。

葡萄糖还原法制备银纳米线摘要：本实验以硝酸银为银源，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为表面活性剂和形貌导向剂，葡萄糖为还原剂，硫酸铁为诱导剂。

采用水热法来制备纳米级尺寸粗细均匀，性能优良的超细长银纳米线。

实验通过改变聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的用量、热处理时间及热处理温度三项参数来探究对制成的银纳米线的结构和性能等方面的影响。

通过实验结果最终发现硝酸银与聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的用量配比为1：5，热处理时间为7h，热处理温度为180℃时制成的细长的银纳米线粗细均匀，颗粒较少，性能优良。

关键词：银纳米线；聚乙烯吡咯烷酮；葡萄糖；水热法Preparation of silver nanowires by glucose reduction methodFenfen Li1，Naigen Hu1，Tian Shi1，Qian Li1，Jiali Wu1（1.School of New Energy Science and Engineering，Xinyu 338004，Jiangxi）Abstract：In this experiment，silver nitrate was used as the silver source，polyvinylpyrrolidone（PVP）was used as the surfactant and morphological guideagent，glucose was used as the reducingagent，and ironsulfate was used as the inducer . Nano-levelsilver nanowires with uniform particlesize and excellent performance were prepared by hydrother malmethod. The effects of the amount of polyvinylpyrrolidone（PVP），heat treatment time and heat treatment temperature on the structure and properties of the silver nanowires were investigated. Through the experimental results finally found AgNO3 with polyvinylpyrrolidone （PVP）dosage ratio of 1：5，heat treatment time is 7h，heat treatment temperature for 180℃when made of thin silver nanowires even thickness，particles less，good performance.Key words：silver nanowire；polyvinylpyrrolidone（PVP）；glucose；hydrothermal method1 引言近年来，纳米技术一直是研究热点，而纳米材料的发展在很大程度上决定着纳米技术的发展，因此纳米材料被誉为21世纪里最有前途和应用潜力的一种新型功能材料。