一种Ag纳米粒子的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种Ag纳米粒子的制备方法，以高压直流电源提供电能，铂针为阳极，AgNO

【技术实现步骤摘要】
一种Ag纳米粒子的制备方法
本专利技术属于纳米材料制备
，涉及一种Ag纳米粒子的制备方法，尤其涉及一种利用液体阴极辉光放电等离子体技术由AgNO3溶液直接制备Ag纳米粒子的方法。
技术介绍
银（Ag）纳米材料因优异的催化、光学和电学性能，使其在表面增强拉曼光谱、发光与显示装置、高效催化剂、生物传感器、高性能电极材料等方面得到广泛应用。银纳米粒子的形貌、分布以及尺寸大小都会影响其性能，因此制备各种具有不同形状的银纳米粒子对其应用起关键作用，同时这也是近年来纳米材料研究的热点。银纳米粒子的制备方法主要有：还原法、超声辅助法、溶胶-凝胶法、微波法、沉淀法、醇解法等。其中，还原法制备银纳米粒子是一种相对简单且有效的方法，包括化学还原法和电化学还原法，化学还原法一般采用简单而纯度较高的银盐，使用还原剂如硼氢化钠、甲醛、二甲基乙酰胺、柠檬酸盐等还原制备银纳米粒子，且制备银纳米粒子的过程中一般需加入稳定剂（PVP、CTAB或者硅烷偶联剂等）以阻止纳米粒子的团聚，进而控制生成的微粒大小在纳米级。但化学还原法过程繁琐，且产生废液、废气，污染环境，增加成本，制成的银纳米粒子形貌不规则，粒径分布广。电化学法则是在温和的条件下，经强力电解作用来制备纳米材料，该方法具有设备简易、操作简单、条件温和等优点，不足之处是必须加入保护剂，不然很难形成银纳米粒子。例如廖学红等（高等学校化学学报，2000，21(12):1837-1839）利用电化学法，通过加入EDTA保护剂，在超声波作用下合成了不同尺寸的银纳米球和树枝状的银纳米粒子。该方法具有耗时短、步骤简单、无污染等优点。随着人们环境保护意识的提高，研究方法简便、形貌可控、低能耗、低污染的银纳米粒子的绿色化学制备方法越来越引起重视。近年来，出现了一种液相隔膜等离子法制备银纳米粒子的方法，例如马得莉等以银片为阳极，不锈钢为阴极，电解液为Na2SO4溶液，在不断搅拌下，利用牺牲阳极的液体隔膜放电等离子体制备了银纳米粒子（一种利用液相隔膜放电等离子体制备银纳米粒子的方法，申请号201710829462.8）。目前，液体阴极辉光放电等离子体多与光谱结合用于检测溶液中金属元素含量方面的报道较多(YuJ,etal.SpectrochimicaActaPartB,2018,145:64-70;C.Yang,etal.Talanta,2016,155:314-320;张真,等.分析化学,2013,41(10):1606-1613)，然而，用这种技术制备纳米材料的研究国内外报道较少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中Ag纳米粒子制备过程复杂、生产成本偏高、污染环境等问题，提供一种简单、快捷、绿色合成Ag纳米粒子的方法，即用液体阴极辉光放电等离子体法直接由pH=1的硝酸银溶液制备Ag纳米粒子。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种Ag纳米粒子的制备方法，采用液体阴极辉光放电等离子体发生装置，以高压直流电源提供电能，封存在石英管中的铂针为阳极，pH=1的AgNO3溶液在蠕动泵带动下流经缓冲瓶，从插入石墨碳棒的毛细管顶端溢出，以溢出的溶液作为放电阴极，当两极间施加足够高电压时，铂针阳极与毛细管之间溢出的液体产生辉光放电等离子体，利用液体阴极辉光放电等离子体产生的活性粒子与溶液中的Ag+发生反应，制备出银纳米粒子。该制备方法具体为：取图1所示的液体阴极辉光放电等离子体发生装置，该发生装置包括溶液池3、液体收集器9和三维移动平台15，液体收集器9底部通过输液管与产品池7连通；液体收集器9上安装有端盖10，端盖10上设有排气管11和石墨管12，石墨管12竖直设置，石墨管12和端盖之间有不连续的缝隙，石墨管12内设有毛细管8，毛细管8的顶端从石墨管12顶端伸出，毛细管8顶面与石墨管12顶面之间的距离为2～4mm，毛细管8下端通过蠕动泵胶管5与蠕动泵4连通，蠕动泵胶管5上设有容积为3～7mL的缓冲瓶6，蠕动泵4通过蠕动泵胶管2与溶液池3连通；石墨管12与直流稳压稳流电源1的负极连通；三维移动平台15上竖直安装有石英管16，石英管16内封存有铂针电极14，铂针电极14的两端均伸出石英管16外，其中一端朝向毛细管8，另一端与直流稳压稳流电源1的正极连通。铂针电极14的直径为0.3～0.7mm，铂针电极14朝向毛细管8的一端露出石英管16的长度为1mm，毛细管8的内径为0.5～1.2mm。制备时，调节三维移动平台15，使铂针电极14下端与毛细管8顶端之间的距离为1～3mm；将pH值为1、摩尔体积浓度为0.05～0.15mol/L的硝酸银溶液注入溶液池3内，启动蠕动泵4，使溶液池3内的硝酸银溶液以1～6mL/min流速匀速进入毛细管8内，从毛细管8顶端溢出，并与铂针电极14的下端相接触；开启直流稳压稳流电源1，控制阴阳极间的电压为480～600V、电流为28～58mA；直流稳压稳流电源1、铂针电极14和石墨管12形成闭合回路；通电过程中，从毛细管8顶端溢出的溶液经放电后沿石墨管12外壁向下流动，并通过石墨管12与端盖10之间的不连续缝隙流入液体收集器9内，再进入产品池7内，持续通电3～5h后，得到黑色的浊液，将该浊液超声分散10～15min，以6000～10000r/min的转速离心分离，蒸馏水洗涤数次，以除去Ag+，40～60℃下真空干燥至恒重，研磨，制得Ag纳米粒子。由于蠕动泵4本身的脉动，导致毛细管8溢出的溶液产生波动，造成产生的放电等离子体波动，缓冲瓶6不仅可以消除蠕动泵4给溶液造成的脉动，而且缓冲瓶6中的稳定气压也可辅助蠕动泵4对毛细管8匀速供液，达到提高放电稳定性的目的。毛细管8流出的多余液体充当导线实现与石墨管12的连接。液体阴极辉光放电是一种新型的产生非平衡低温等离子体的方法。在制备过程中，石墨管与电源负极相连，毛细管嵌入石墨管中，Pt针尖与电源正极相连，毛细管溢出液与Pt针尖端接触，在大气压空气环境中，当两电极间施加一定的电压时，发出稳定的辉光，产生紫外光、冲击波、高能辐射以及高活性粒子如HO∙、H∙、O∙、HO2∙和H2O2。纳米粒子的制备原理1、电流-电压曲线用北京大华无线电公司的DH1722A-6直流稳压稳流电源（电压0～1000V，电流0～500mA）对不同电压下的电流进行测定。图2是对pH值为1、摩尔体积浓度为0.05mol/L的AgNO3电解液进行电解时，通过调节不同电压，绘制的液体阴极辉光放电等离子体的电流-电压曲线图。由图2可知，整个放电过程分为4段：AB（0~200V）段，电流与电压基本呈线性关系，发生普通电解；BC（200~400V）段，随电压升高，电流波动下降；CD（400~470V）段，电流较为稳定，有不连续火花产生；DE（大于480V以后）段，随电压的增大辉光逐渐增强。由于电压过高，能耗较大，且辉光太强对毛细管以及铂针电极损害过大。因此本专利技术制备方法选用电压为480～600V。由于制备Ag纳米粒子的电压范围为480～600V，此范围产生稳定辉光，形成稳定的等离子体，因而通过电流-电压曲线说明本专利技术制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ag纳米粒子的制备方法，其特征在于：采用液体阴极辉光放电等离子体发生装置，以高压直流电源提供电能，封存在石英管中的铂针为阳极，AgNO

【技术特征摘要】
1.一种Ag纳米粒子的制备方法，其特征在于：采用液体阴极辉光放电等离子体发生装置，以高压直流电源提供电能，封存在石英管中的铂针为阳极，AgNO3溶液在蠕动泵带动下流经缓冲瓶，从插入石墨碳棒的毛细管顶端溢出，以溢出的溶液作为放电阴极，在阴阳两极间施加高电压，铂针阳极与毛细管之间溢出的液体中产生辉光放电等离子体，利用液体阴极辉光放电等离子体产生的活性粒子与溶液中的Ag+发生反应，制备出Ag纳米粒子。


2.如权利要求1所述Ag纳米粒子的制备方法，其特征在于：所述的液体阴极辉光放电等离子体发生装置包括溶液池（3）、液体收集器（9）和三维移动平台（15），液体收集器（9）底部与产品池（7）连通；液体收集器（9）上安装有端盖（10），端盖（10）上设有排气管（11）和石墨管（12），石墨管（12）竖直设置，石墨管（12）和端盖之间有不连续的缝隙，石墨管（12）内设有毛细管（8），毛细管（8）顶端从石墨管（12）顶端伸出，毛细管（8）下端通过蠕动泵胶管（5）与蠕动泵（4）连通，蠕动泵（4）通过蠕动泵胶管（2）与溶液池（3）连通；石墨管（12）与直流稳压稳流电源（1）的负极连通；三维移动平台（15）上竖直安装有石英管（16），石英管（16）内封存有铂针电极（14），铂针电极（14）的两端均伸出石英管（16）外，其中一端朝向毛细管（8），另一端与直流稳压稳流电源（1）的正极连通；制备时，调节三维移动平台（15），使铂针电极（14）的下端与毛细管（8）顶端之间的距离为1～3mm；将硝酸银溶液注入溶液池（3）内...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞洁，康月静，陆泉芳，卢转红，崔利娟，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62