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纳米银的置换反应制备及其表征

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银纳米粒子制备与表征实验的绿色化改进及教学设计

银纳米粒子制备与表征实验的绿色化改进及教学设计

大 学 化 学Univ. Chem. 2024, 39 (3), 258收稿：2023-09-18；录用：2023-10-19；网络发表：2023-10-25*通讯作者，Email:********************基金资助：南京信息工程大学2023年度教改课题(2023XYBJG09)•化学实验• doi: 10.3866/PKU.DXHX202309057 银纳米粒子制备与表征实验的绿色化改进及教学设计郭永明*，李杰，刘朝勇南京信息工程大学化学与材料学院，南京 210044摘要：绿色改进了银纳米粒子制备和表征的实验。

以茶叶水为还原剂和稳定剂，考查了茶叶水的含量、溶液的pH 值和反应温度对银纳米粒子制备的影响，让学生理解实验条件对银纳米粒子制备产生的影响。

利用分光光度计表征了银纳米粒子的光学性质，验证了银纳米粒子溶液吸光度与浓度的关系及丁达尔现象，并利用激光粒度分析仪测定了其粒径。

本实验贴近生活、内容丰富、紧跟前沿且符合绿色化学理念，有利于激发学生学习兴趣和培养实践技能、思辨能力和创新意识。

关键词：银纳米粒子；制备；改进；绿色；教学设计中图分类号：G64；O6Green Improvement and Educational Design in the Synthesis and Characterization of Silver NanoparticlesYongming Guo *, Jie Li, Chaoyong LiuSchool of Chemistry and Materials, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044, China.Abstract: An eco-friendly modification has been implemented in the experiment of preparation and characterization of silver nanoparticles. Using tea water as both reducing agent and stabilizer, the study explored the effects of tea water concentration, pH of solution, and reaction temperature on the preparation of silver nanoparticles, thereby helping students to understand the effects of experimental conditions on the preparation of silver nanoparticles. The optical properties of silver nanoparticles were characterized by a spectrophotometer. And the relationship between absorbance and concentration of silver nanoparticle solution and Tyndall effect were demonstrated. Furthermore, the size of silver nanoparticles was determined using a laser particle size analyzer. The improved experiment is closely aligned with everyday life, rich in content, and closely following academic frontier. It also adheres to the principles of green chemistry, making it advantageous for stimulating students’ interest in learning and cultivating practical skills, critical thinking ability and innovative awareness.Key Words: Silver nanoparticles; Preparation; Improvement; Green; Teaching design随着纳米科技的飞速发展，各种纳米材料不断涌现出来，为让学生更好地了解纳米科技的发展成就和培养学生的创新意识，有必要将有关纳米科技成果引入到本科教学中[1,2]。

含纳米银的抗菌凝胶和敷料的制备与表征

含纳米银的抗菌凝胶和敷料的制备与表征

含纳米银的抗菌凝胶和敷料的制备与表征纳米银通常指粒径小于100 nm的金属银单质。

由于纳米银的表面效应,同等浓度下其抑菌能力要明显好于大颗粒的银单质。

此外,纳米尺度的银单质比银离子具有更好的抑菌效果。

在医疗领域使用的过程中,银单质不会像抗生素那样,会因为细菌的耐药性而导致药效丧失。

正因如此,纳米银在医疗卫生领域的应用成为了近年来研究的热点。

目前,已有纳米银抗菌纤维、纳米银抗菌凝胶和纳米银抗菌敷料等医疗产品相继问世。

其应用范围包括了痤疮、前列腺炎、癣、妇科疾病以及烧伤、创伤等的治疗。

但有研究对当今中国市场上销售的纳米银医疗产品的体外细胞毒性进行了评测,结果发现,绝大多数的含纳米银医疗器械产品都具有Ⅲ级及以上的细胞毒性,生物相容性较差。

对此,本研究的目的是制备出具有较低细胞毒性且具有一定抑菌能力的纳米银医疗产品,其中主要研究方向为纳米银凝胶,次要研究方向为纳米银敷料。

凝胶和敷料可用于皮肤Ⅱ度烧伤中体液渗出期的治疗。

这主要得益于凝胶和敷料的以下六个特性：①具有良好的生物相容性；②能吸收创面的渗出液；③能保持创面的湿润,从而促进肉芽组织的生长和伤口的愈合；④具有抑菌活性并能阻止外部细菌所带来的感染；⑤能较好地黏附在创面上；⑥具有一定的机械强度。

在皮肤Ⅱ度烧伤的体液渗出期中,创面会分泌出大量的体液,临床上除了输液以补充丢失的体液外,还需要及时清理分泌出的体液,因为在潮湿的环境下,富有营养物质的分泌物会孳生大量细菌,从而导致创面的感染,进而影响创口的恢复甚至患者的生命安全。

另外,创面由于没有皮肤的保护,用药时,药物的有效成分和其他分子量较小的成分都会随着受损的皮肤进入创口的细胞和人体的血液循环。

如果药物的成分中有较高细胞毒性的成分,则在治疗的同时,会对患者造成二次伤害。

因此,制备出一种有效抗感染且具有良好生物相容性的凝胶和敷料,对于患者的预后和转归将大有裨益。

通常含纳米银的凝胶和敷料的细胞毒性来源主要有两方面：一是纳米银,二是凝胶和敷料本身的基质。

一种纳米银颗粒的制备方法

一种纳米银颗粒的制备方法

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。

制备纳米银的方法

制备纳米银的方法

制备纳米银的方法
1. 化学还原法呀！就像变魔术一样，把银盐和还原剂混合，哇塞，纳米银就慢慢出现啦！比如在实验室里，把硝酸银溶液和硼氢化钠溶液一混合，嘿嘿，看着纳米银一点点生成，那感觉可奇妙啦！
2. 光化学还原法呢，利用光的能量来促使反应进行，这不是超级酷嘛！就好像太阳给植物能量让它们生长一样，把含有银离子的溶液放在光下，不一会儿，纳米银就“诞生”咯！比如说用紫外线照一下，真的好神奇呀！
3. 电化学法也很棒哦！通过电流的作用让银离子变成纳米银，这不就像是给银离子通上了“魔法电流”嘛！在特定的装置里，通上电，哇哦，就可以收获纳米银啦，就像变戏法一样，太有意思啦！
4. 溶胶凝胶法呀，像揉面团一样把各种材料混合起来，然后纳米银就藏在里面啦！比如把银的化合物和一些其他东西混合搅拌，慢慢就出现纳米银啦，多有趣呀！
5. 模板法呢，就像是给纳米银打造一个特殊的“房子”，让它按照要求生长。

用特定的模板，哇，纳米银就乖乖地长成我们想要的样子，是不是很神奇呀！
6. 微波辅助法哟，利用微波的力量来加速反应，这简直就是科技的魔力呀！就像微波炉快速加热食物一样，让纳米银快速生成，酷不酷呀！
7. 超声法也不错呀，超声的震动让一切变得不一样了呢！就好像给反应来了一场“音乐会”，纳米银就在这“音乐”中诞生啦，想想都觉得好玩呢！
8. 生物合成法更特别啦，利用生物的力量来制造纳米银！比如说用植物提取物，哇，植物居然能帮我们合成纳米银，这也太牛了吧！
我觉得制备纳米银的这些方法都太神奇啦，各有各的奇妙之处，真的让人忍不住想要去探索和尝试呢！。

纳米银实验报告

纳米银实验报告

一、实验目的1. 掌握纳米银的制备方法；2. 了解纳米银的性质和应用；3. 培养学生的实验操作能力和科学思维。

二、实验原理纳米银是一种具有特殊性质的新型材料，具有优异的抗菌、导电、催化等性能。

本实验采用化学还原法制备纳米银，通过控制反应条件，使银离子还原成纳米银颗粒。

纳米银的制备原理如下：1. 在溶液中，银离子与还原剂发生反应，生成纳米银颗粒；2. 通过调节反应条件，如反应时间、温度、还原剂浓度等，控制纳米银的粒径和形貌。

三、实验仪器与试剂1. 仪器：电子天平、恒温水浴锅、离心机、超声波清洗器、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）等；2. 试剂：硝酸银、柠檬酸钠、氢氧化钠、无水乙醇、蒸馏水等。

四、实验步骤1. 准备溶液：称取一定量的硝酸银溶解于蒸馏水中，配制成一定浓度的硝酸银溶液；2. 还原反应：将硝酸银溶液与柠檬酸钠溶液混合，加入适量的氢氧化钠溶液，调节pH值至10.0左右；3. 超声处理：将混合溶液置于超声波清洗器中，超声处理一定时间；4. 离心分离：将处理后的溶液离心分离，收集沉淀；5. 洗涤：用无水乙醇洗涤沉淀，去除杂质；6. 干燥：将洗涤后的沉淀在干燥器中干燥；7. 性能测试：对制备的纳米银进行SEM、TEM、XRD等性能测试。

五、实验结果与分析1. SEM分析：纳米银颗粒呈球形，粒径分布均匀，平均粒径约为50纳米；2. TEM分析：纳米银颗粒的晶格间距为0.24纳米，与银的晶格间距相符；3. XRD分析：纳米银的衍射峰位置与银的标准卡片相符，证明制备的纳米银为纯银。

六、实验结论1. 本实验采用化学还原法成功制备了纳米银，粒径分布均匀，纯度较高；2. 制备的纳米银具有良好的物理化学性质，具有广阔的应用前景。

七、实验注意事项1. 实验过程中应注意安全，避免接触硝酸银、氢氧化钠等腐蚀性试剂；2. 调节pH值时，应缓慢加入氢氧化钠溶液，防止溶液溅出；3. 超声处理时间不宜过长，以免影响纳米银的粒径和形貌；4. 离心分离时，应控制离心速度和离心时间，避免沉淀破碎。

利用拉曼光谱研究纳米银颗粒的制备过程及机理

利用拉曼光谱研究纳米银颗粒的制备过程及机理

利用拉曼光谱研究纳米银颗粒的制备过程及机理
一、实验结果与分析
（一）纳米银颗粒的拉曼光谱表征
通过对纳米银颗粒进行拉曼光谱分析，我们得到了不同制备条件下得到的纳米银颗粒的拉曼光谱图。

通过对光谱图的分析，我们可以了解纳米银颗粒的晶格结构、尺寸以及晶态等信息。

实验结果表明，不同制备方法得到的纳米银颗粒的拉曼光谱具有一定的差异。

（二）纳米银颗粒尺寸与形貌分析
利用拉曼光谱技术，我们进一步对纳米银颗粒的尺寸和形貌进行了分析。

实验结果表明，纳米银颗粒的尺寸分布较为均匀，平均尺寸在20nm左右。

同时，拉曼光谱还揭示了纳米银颗粒在不同制备条件下的形貌特征，如颗粒形状、团聚程度等。

（三）纳米银颗粒制备过程机理探讨
根据拉曼光谱实验结果，我们对纳米银颗粒的制备过程机理进行了探讨。

研究发现，纳米银颗粒的制备过程主要包括以下几个步骤：首先，Ag前驱体在反应过程中被还原生成Ag原子；其次，Ag原子通过表面扩散和团聚形成纳米银颗粒；最后，纳米银颗粒在生长过程中，由于表面能的降低，颗粒尺寸逐渐增大。

二、结论
本文通过拉曼光谱技术对纳米银颗粒的制备过程及机理进行了研究。

实验结果表明，拉曼光谱作为一种有效的表征手段，可以对纳
米银颗粒的晶格结构、尺寸和形貌等进行分析。

此外，我们还探讨了纳米银颗粒制备过程中的机理，为进一步优化纳米银颗粒的制备提供了理论依据。

纳米银颗粒作为一种具有广泛应用前景的纳米材料，对其制备过程和机理的研究具有重要意义。

关键词：纳米银颗粒；拉曼光谱；制备过程；机理；尺寸分析。

利用拉曼光谱监测纳米银颗粒的制备过程

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。

纳米银的抗菌材料的制备

纳米银的抗菌材料的制备
纳米银是一种具有优异抗菌性能的材料，其制备方法主要有物理法、
化学法和生物法等。

其中，化学法是目前应用最广泛的制备方法之一。

化学法制备纳米银的过程主要包括两个步骤：首先是还原银离子生成
纳米银颗粒，然后是将纳米银颗粒固定在载体上，形成抗菌材料。

还原银离子的方法有多种，如化学还原法、光还原法、微波还原法等。

其中，化学还原法是最常用的方法之一。

该方法的原理是将还原剂加
入含有银离子的溶液中，还原剂与银离子发生反应，生成纳米银颗粒。

常用的还原剂有氢气、乙醇、葡萄糖等。

将纳米银颗粒固定在载体上的方法也有多种，如溶胶-凝胶法、电沉积法、离子交换法等。

其中，溶胶-凝胶法是最常用的方法之一。

该方法的原理是将纳米银颗粒与载体材料混合，形成溶胶，然后通过热处理
或紫外线辐射等方法使溶胶凝胶化，最终形成抗菌材料。

除了化学法，生物法也是一种制备纳米银的方法。

该方法的原理是利
用微生物合成纳米银颗粒，然后将纳米银颗粒固定在载体上。

该方法
具有环保、低成本等优点，但制备过程较为复杂，且纳米银颗粒的大
小和形状难以控制。

总的来说，纳米银的抗菌材料制备方法多种多样，选择合适的制备方法需要考虑材料的性能要求、制备成本、制备难度等因素。

未来，随着纳米技术的不断发展，纳米银抗菌材料的制备方法也将不断更新和改进，为人们提供更加优异的抗菌材料。

纳米银制备

50毫升质量浓度为0.075%的HEC与50毫升5mM的硝酸银在0.1000g二水合柠檬酸三钠中于75℃水浴条件下还原反应2.5h。

TEM 即透射电镜是用高能电子束（加速电压一般在200KV以上）照射样品，透过样品的电子由于样品厚度、元素、缺陷、晶体结构等的不同，会产生不同的花样或图像衬度，由此可以推测样品的相关信息。

由于电子束要能透过样品，因此样品厚度要求很薄，一般要小于100纳米。

如果要做高分辨，要求更薄。

质量浓度;单位体积混合物中某组分的质量称为该组分的质量浓度，以符号ρ表示，单位为kg/m3。

1 mol/L（摩尔/升）= 1 M = 1000 mM（毫摩尔/升）。

仪器：碘量瓶，玻璃棒，烧杯，集热式恒温磁力搅拌器，恒压滴液漏斗，250毫升容量瓶，5毫升移液管药品：羟乙基纤维素粉末，硝酸银粉末所需：质量浓度为0.075%的HEC，（配制75%的HEC，再稀释使用，0.1875g,）（，5mM（0.005 mol/L）的硝酸银（0.2125g稀释至250mL）0.1000g二水合柠檬酸三钠蒸馏水.步骤：1.配制：质量浓度为0.075%的HEC（0.0001875gHEC,稀释至250mL），称取0.1875g,HEC于烧杯，加水溶解，转移至250mL容量瓶，定容。

取0.25ml所配溶液于250毫升容量瓶，定容。

得到质量浓度为0.075%的HEC2.配制。

5mM（0.005 mol/L）的硝酸银（0.2125g稀释至250mL），避光保存。

（使用黑布遮盖）称取0.2125g硝酸银粉末于烧杯中搅拌溶解，转移至250mL容量瓶中，洗涤，定容，得5mM（0.005 mol/L）的硝酸银3. 准确移取一定浓度的羟乙基纤维素溶液50mL于150毫升的碘量瓶中，加入0.1000g二水合柠檬酸三钠，搅拌，完全溶解后，用恒压滴液漏斗滴加50mL一定浓度的硝酸银溶液，置于集热式恒温磁力搅拌器，控制反应温度为75℃。

SDS稳定的纳米银的制备及表征

SDS稳定的纳米银的制备及表征陈社云;王岑岭;于萍;戴兢陶【摘要】本文采用液相还原法以硼氢化钠作为还原剂,在十二烷基硫酸钠保护下制备了金属银纳米微粒,用透射电镜(TEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)、紫外-可见分光光度计(UV-vis)和热分析(TG-DTG)对纳米银的结构和形貌进行了表征.结果表明,所制备的纳米银粒径约为10nm,十二烷基硫酸钠能有效的控制银纳米微粒大小和分散性.【期刊名称】《江西化工》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】7页(P80-86)【关键词】十二烷基硫酸钠;液相还原法;纳米银【作者】陈社云;王岑岭;于萍;戴兢陶【作者单位】盐城师范学院化学化工学院,江苏盐城224002;盐城师范学院化学化工学院,江苏盐城224002;盐城师范学院化学化工学院,江苏盐城224002;盐城师范学院化学化工学院,江苏盐城224002【正文语种】中文金属纳米材料与块体材料相比，具有特殊的物理化学性质［1－3］。

如光学性能［4］、热力学性能［5］、介电性能［6］、机械性能［7］、催化性能［8］等。

纳米银因其广泛的应用而备受关注。

纳米银导电率比普通银块至少高20倍，因此广泛用作催化剂材料、防静电材料、低温超导材料、电子浆料和生物传感器材料等;因其具有抗菌、除臭及吸收部分紫外线的功能，应用于医药、环境保护、纺织服饰、水果保鲜、食品卫生、化妆品等领域;在化纤中加入少量的纳米银，可以改变化纤品的某些性能，并赋予很强的杀菌能力;在氧化硅薄膜中掺杂适量的纳米银，可使得这种薄膜的玻璃有一定的光致发光性;用纳米银敷料涂烧伤创面及久治不愈的痔疮，可收到良好效果［9］。

纳米银还可用作照相版的基质等。

因此，研究纳米银的制备方法具有重要意义。

目前，国内外许多科研工作者致力于纳米银的合成与研究。

华中科技大学材料学院乔学亮等人利用化学还原法，制得了粒径为15nm左右的橙黄色的纳米银溶胶，该溶胶能在水相中长期稳定［10］;司民真等人用单宁作还原剂，制得红棕色银溶胶，其中银粒子的平均粒径为11nm左右;Zeena研究小组用柠檬酸钠在100℃的条件下还原AgNO3，制得棕灰色的银溶胶［11］。

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2 银纳米结构的表征
2.1 光学显微分析 图 1a~d 分 别 代 表 AgNO3 溶 液 浓 度 为 5、30、60、
100 mmol/L，所得到银晶体的形貌。当 AgNO3 溶液浓度 为 5 mmol/L， 沉 积 的 银 晶 体 形 貌 是 树 状 的 分 形 结 构 （fractal morphology），银树 的 尖 端 呈 分 裂 状 态 ，同 时 具 有不明显的中枢和不规则的侧枝。 当 AgNO3 溶液浓度
图 3 枝晶银的 SEM 照片 Fig.3 SEM images of fractal silver
a
b
3结论
1） 以硝酸银为原料，锌为还原剂，通过化学还原 法制备银纳米结构，具有快速、简单、无污染的特点。
2） 借助光学显微镜、XRD、SEM、TEM 和 SAED 等 测试手段对银纳米结构进行了表征。结果表明，反应所 得的产物为银枝晶结构，面心立方晶体。每个银枝晶都 由主干、二次分枝、三次分枝组成，具有自相似性。银枝 晶主干和侧枝的生长方向为<211>晶面，夹角为 60°。
图 4 是锌片与浓度为 200 mmol/L 的 AgNO3 溶 液 反应得到的银枝晶的 TEM 照片和选区电子衍射花样
74 a
b
兵器材料科学与工程
第 31 卷
稍 远 一 些 的 是 {220} 晶 面 （ 圆 形 标 出 ）， 对 应 的 晶 格 常 数 分别为 0.250 nm 和 0.144 nm。
Abstract：Dendritic nanostructured silver is prepared using the replacement reaction method with AgNO3， zinc and water as precursors. Comparing with traditional reaction method， this technique is simple and doesn’t need any additive. Optical microscopy， XRD， SEM， TEM and SAED are used to systemically characterize the morphology and structure of silver nanostructures. The results indicate that the microstructure of silver is dendrite with FCC structure， which is composed of trunk， branch and leave. The structure has self-similarity. Key words： silver； nanostructure； replacement reaction； characterization
图 2 是锌片和浓度为 200 mmol/L 的 AgNO3 溶 液 反应得到的产物的 XRD 分析结果，各峰的位置与金属 银的标准图各峰位置对应，且无其他杂质峰存在，说明 该试样中仅有银金属相存在。
由 X 射线衍射花样可知，所得的银晶体是面心立
（111）
Relative intensity（a．u）
2Ag++Zn=Zn2++2Ag 实验按如下步骤操作： 1） 溶液的配制：称取适量的 AgNO3 晶体，溶于适量 蒸馏水中，配成浓度分别为 5、30、60、100、200 mmol/L 的 AgNO3 溶液。 2）锌片的预处理：将锌片置于稀盐酸中浸泡一段 时间，除去锌片表面的杂质和油污，取出后用蒸馏水多 次冲洗，自然晾干。 为了使反应充分进行，实验过程中
* 收稿日期： 2007-10-17； 修回日期： 2008-05-22 作者简介：童文俊（1971-），高工，博士研究生，主要从事金属材料、电接触材料研究。 联系电话： 0574-87904026，E-mail：wj_tong@。
第4期
童文俊等:纳米银的置换反应制备及其表征
73
锌片是过量的。 3） 银纳米结构的制备：将处理过的锌片置于烧杯
传统的化学还原法是通过添加有机保护剂和还原 剂，在液相中将银盐中的银阳离子还原成原子银，从而 制备出纳米银颗粒 。 ［2-6］ 由于纳米颗粒之间表面作用能 大，生成的银颗粒易团聚，所以化学还原法制得的银粉 粒径一般较大，分布很宽。添加表面活性剂可以控制纳 米银的形态和分散性，但是过多的其他物质的引入，会
纳米材料具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面 与界面效应等三大效应，使纳米材料各种物理、化学性 质与常规材料不同，表现出崭新的性能。作为纳米材料 中重要的成员以金、银为代表的贵金属纳米材料，由于 具有独特的性能而在光学、电学、生物学、环境科学等 方面具有广阔的应用前景。
纳米材料的特性及应用取决于纳米结构的形貌、 尺寸、组成、结晶性和结构等因素，因此相应的制备方 法非常重要［1］。 贵金属纳米材料的相关研究工作，主要 是研究纳米结构生长机制和形态转变机理， 实现对纳 米结构的尺寸和形貌控制。目前，纳米材料的制备方法 很多，但可控的制备方法仍然具有很大的难度。
（200）
（220） （311）
（222）
30 40 50 60 70 80 2θ /°
图 2 AgNO3 溶液浓度为 200 mM 制得产物的 XRD 衍射图谱 Fig.2 XRD pattern of fractal silver synthesized at 200mM silver concentration
方结构，晶格常数为 0.406 78 nm，图中出现的 5 个衍 射 峰 对 应 的 晶 面 指 数 按 照 角 度 由 小 到 大 依 次 为 （111）， （200），（220），（311），（222）晶面，这是因为受到电子入 射束辐照的样品区域内存在大量取向复杂的细小晶体 颗粒。 这个结果表明，本实验制得的纳米银中（111）面 暴露最多，所占比例最大，并优先平行于基体排列，这 在后面的 SEM 和 TEM 照片中也得到证实。 2.3 扫描电子显微镜分析（SEM）
c
d
图 4 银晶体的 TEM 照片 Fig.2 TEM images of fractal silver
摘 要：通过对纳米银的制备和结构表征，研究贵金属纳米材料的制备方法和纳米结构。 采用硝酸ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ和锌反应置换银纳
米粒子，与传统化学还原法相比，工艺简单，无需添加保护剂和活性剂。 采用光学显微镜、XRD、SEM、TEM、SAED 等手段，
表征纳米材料的尺寸、形貌、组成和晶体结构。 结果表明，反应所得的产物为银枝晶结构，面心立方晶体。 每个银枝晶都
导致得到的还原体纯度下降，并增加了生产成本。以纳 米银为研究对象， 探索贵金属纳米材料的制备和结构 表征，为其他金属纳米材料制备提供可以借鉴的方法。
1 制备方法
实验采用还原法制备银纳米粒子， 通过锌还原硝 酸银溶液制备银晶体：硝酸银、蒸馏水和锌片，没有引 入任何其他介质，具有快速、简单、无污染的特点。反应 方程式如下：
图 1 硝酸银溶液和锌片反应产物的光学显微镜照片 a—5 mmol/L；b—30 mmol/L；c—60 mmol/L；d—100 mmol/L Fig.1 Optical micrographs of fractal silver trees grown from zinc plate at
5, 30, 60, 100 mmol/L silver concentration
表 1 实验主要仪器 Table 1 Analytical apparatus
仪器名称 光学显微镜 X 射线衍射仪 扫描电子显微镜 透射电子显微镜
型号 Olympus BX51M XRD-7000 JSM-6700F JEM-3010
生产商 日本 Olympus 公司 日本岛津制作所 日本电子株式会社 日本电子株式会社
TONG Wen-jun1、2， DING Bing-jun1， MA Xiao-ni1， CAI Han-hui1
（1.School of Materials Science and Engineering， Xi’an Jiaotong University， Xi’an 710049， China；2.Ningbo Branch of China Academy of Ordnance Science， Ningbo 315040， China）
中，缓缓加入设定浓度的硝酸银，反应一段时间后，锌 片表面覆盖一层黑色物质，即银晶体。本实验反应时间 为 3 min。
4） 产物的洗涤、晾干：将 AgNO3 溶液缓缓倒掉，并 用蒸馏水多次冲洗锌片上的银晶体， 最后用乙醇洗涤 2 次，自然晾干。
5） 采用光学显微镜、XRD、SEM、TEM、SAED 等手 段，来表征纳米材料的尺寸、形貌、组成和晶体结构。 实验所用的主要仪器如表 1 所示。
图 3 时 锌 片 和 浓 度 为 200 mmol/L 的 AgNO3 溶 液 反 应 得 到 的 银 枝 晶 的 SEM 照 片 。 图 3a 的 放 大 倍 数 为 7 000 倍，图 3b 的放大倍数为 45 000 倍。 可以看 出，在锌片上致密地布满交错排列的枝晶状银晶体，枝 晶长度在 3～6 μm 之间，厚度仅为几个纳米。 每个枝晶 都由主干、二次分枝、三次分枝组成，具有自相似性。 2.4 透射电子显微镜分析（TEM）
通过 SAED 花样的分析，可以得出，枝晶中与电子 束 入 射 方 向 垂 直 的 面 为 （111） 晶 面 ， （111） 晶 面 表 面 能 低， 较稳定， 所以在晶体生长过程中容易暴露在外 面，与 XRD 分析结果吻合。 主干和侧枝的生长方向均 为<211>方向，夹角为 60°。 这与常见的枝晶生长方向 有所不同， 如 Wu WT 等在液相法制备银枝晶时发现 银枝晶主干的生长方向为<111>方向， 而侧枝的生长 方向为<100>方向［8］。 原因是本实验没有添加任何表面 活性剂和保护剂， 所以枝晶主干和侧枝的生长方向均 为 <211> 方 向 ； 而 在 其 他 试 验 制 备 银 枝 晶 中 ， 通 过 添 加 保 护 剂 控 制 形 貌 ，从 而 控 制 了 银 枝 晶 的 生 长 方 向 ［7］。