一种中空银纳米颗粒的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种中空银纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：向抗坏血酸和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液中加入硝酸银反应即得到中空银纳米颗粒；其中，混合溶液的pH为2.3～11。本发明专利技术以过量的抗坏血酸为还原剂，通过一步法制备中空银纳米颗粒，得到的银纳米颗粒的内部为空心结构，外表面由大量较小的银纳米颗粒通过奥斯瓦尔德熟化机制形成致密的银外壳。本发明专利技术提供的制备方法通过调控反应液的pH调控纳米颗粒的粒径，实现产品粒径尺寸及外观形貌的可控制备。本发明专利技术提供的制备方法得到的银纳米颗粒的外径在130nm～1750nm之间，分散性好，无明显团聚，且可以不沉降稳定保持超过一个月。且可以不沉降稳定保持超过一个月。且可以不沉降稳定保持超过一个月。

【技术实现步骤摘要】
一种中空银纳米颗粒的制备方法


[0001]本专利技术涉及金属纳米材料制备
，具体涉及一种中空银纳米颗粒的制备方法。

技术介绍

[0002]贵金属纳米颗粒因其独特的物理和化学性质在传感、催化、电子、光子和表面增强拉曼散射(SERS)等领域的潜在应用而引起了广泛的关注。其中，金属银具有高导电性和导热性，且价格相对低廉，且能在可见光区表现出有效的表面增强拉曼散射(SERS)性质，相比于其它贵金属，具有更大的发展潜力。其中，中空银纳米颗粒由于具有较大的比表面积，在催化、电子等领域具有广阔的应用前景。近年来，关于银的研究多集中于制备纳米线、纳米棒、纳米管、和单分散纳米粒子等单质纳米晶，仅有少量研究报道单质中空银纳米颗粒，缺乏相应的制备手段。
[0003]现有技术中，中空单质银颗粒的制备普遍为模板法。常用的模板有聚苯乙烯微球(PS)(Z.Yang,L.Yang,Z.Zhang,N.Wu,J.Xie,W.Cao,Colloid Surface A:Physicochem,2008,312,113
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117；Wujin Cai,Wenqin Wang,Yanqiong Yang,Guohong Ren,Tao Chen,RSC Advances,2014,4,2295)、脂质体(X.Li,Y.Li,C.Yang,Y.Li,Langmuir,2004,20,3734
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3739)和二氧化硅胶体(Z.Deng,M.Chen,L.Wu,J.Phys.Chem.C,2007,111,11692
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11698)。采用这些模板合成中空银颗粒往往涉及模板粒子合成、壳层聚合和模板去除等多个过程。除了过程相对繁琐以外，得到的银颗粒粒度不易调节。另外，去除模板易对中空结构造成破坏，会其性能产生不利影响。除此之外，使用相对活泼金属纳米粒子Ni(Tanushree Bala,S.D.Bhame,P.A.Joy,B.L.V.Prasad,Murali Sastry,J.Mater.Chem.,2004,14,2941)、Co(中国专利200510029557.9)作为牺牲模板合成中空银颗粒也有一定地报道，该方法有效地改善了上述模板去除带来的结构破坏问题，可以保持中空结构的完整性，但调控粒径仍然存在困难，且步骤依然较为繁琐。中空银颗粒能否发挥高效能很大程度上取决于它们的尺寸和比表面积的大小，因此，制备出具有可控尺寸分布的中空银颗粒对于调控其性质和实现其相关应用具有重要意义。
[0004]现今，也有少量文献公开了在不使用模板的情况合成中空银颗粒的方法。例如文献“Huiyu Chen,Y aqing Liu,Guizhe Zhao,Electronic Materials Letters,2011,7,151
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154”采用两步法合成中空银纳米颗粒，先合成Ag2O颗粒再还原成中空银颗粒，还原过程中H2从粒子内部释放形成空心结构，因此最终形成的中空银颗粒会保留一个孔，难以获得完整的表面中空结构，且颗粒外径调控范围不够广泛。文献“Ping Yang,Yulan Zhang,Baibiao Huang,Materials Research Bulletin,2013,48,3756
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3760”采用一步合成法合成中空银纳米颗粒，该方法有效简化了合成路径，但所能调控的粒径范围非常窄，仅为120nm～250nm，且制备出来的颗粒外观形貌不够规则。因此就现有研究来看，无模板合成中空银颗粒的方法仍有待改进。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本专利技术目的是要解决现有技术中，模板法合成中空银颗粒合成需要去除模板、尺寸难以调控及中空银外观形貌不够规则的问题，提供一种通过湿化学法无模板合成中空银颗粒的方法，实现中空银粒度及外观形貌的调控。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0007]本专利技术提供一种中空银纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
[0008]向抗坏血酸和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液中加入硝酸银反应即得到所述中空银纳米颗粒；其中，所述混合溶液的pH为2.3～11。
[0009]作为优选地实施方式，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为8000～1300000，优选为58000。
[0010]作为优选地实施方式，所述抗坏血酸在混合溶液中的质量浓度为0.01～1g/mL；
[0011]优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮与抗坏血酸的质量比为(0.1～10)：1，例如为0.1：1、2：1、3：1、4：1、5：1、6：1、7：1、8：1、9：1、10：1或它们之间的任意比值。
[0012]在某些具体的实施方式中，所述混合溶液的pH通过加入碱性溶液调控；
[0013]优选地，所述碱性溶液选自NaOH、KOH、Ca(OH)2、氨水溶液中的至少一种，进一步优选为NaOH溶液；
[0014]优选地，所述碱性溶液的浓度不超过1mol/L，进一步优选为0.1mol/L；
[0015]优选地，所述碱性溶液在搅拌条件下加入，所述搅拌的速率为500rpm～700rpm。
[0016]作为优选地实施方式，所述抗坏血酸与硝酸银的质量比为1：(0.05～2)，例如为1：0.05、1：0.15、1：0.25、1：0.35、1：0.45、1：0.55、1：0.65、1：0.75、1：0.85、1：0.95、1：1、1：1.1、1：1.3、1：1.4、1：1.5、1：1.7、1：1.8、1：2或它们之间的任意比值。
[0017]在某些具体的实施方式中，所述加入硝酸银为加入硝酸银溶液；
[0018]优选地，所述硝酸银溶液的质量浓度为0.01～0.1g/mL；
[0019]优选地，所述加入硝酸银溶液的时间不超过5s。
[0020]作为优选地实施方式，所述抗坏血酸和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液为抗坏血酸和聚乙烯吡咯烷酮的水溶液。
[0021]在某些具体的实施方式中，所述抗坏血酸和聚乙烯吡咯烷酮在搅拌条件下同时溶解于溶剂中得到所述混合溶液；所述搅拌的速率为300rpm～500rpm。
[0022]在本专利技术的技术方案中，所述加入硝酸银反应为室温下反应，无需加热；优选地，所述反应在搅拌条件下进行，所述搅拌的速率为500rpm～700rpm，所述反应的时间为20min～90min。
[0023]在某些具体的实施方式中，还包括离心、洗涤的后处理操作；所述洗涤为水和乙醇洗；所述离心、洗涤重复1～3次；所离心、洗涤的后处理操作具体为：将反应液经一次离心后，弃去上层液体，再将附着在离心管壁上的颗粒经去离子水与乙醇的混合液超声分散后继续离心洗涤，此步骤重复一至三次后得到中空银颗粒，最终可将其分散于无水乙醇中进行保存。
[0024]上述技术方案具有如下优点或者有益效果：
[0025]本专利技术以过量的抗坏血酸为还原剂，通过一步法制备中空银纳米颗粒，得到的银纳米颗粒的内部为空心结构，外表面由大量较本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中空银纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：向抗坏血酸和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液中加入硝酸银反应即得到所述中空银纳米颗粒；其中，所述混合溶液的pH为2.3～11。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为8000～1300000，优选为58000。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述抗坏血酸在混合溶液中的质量浓度为0.01～1g/mL；优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮与抗坏血酸的质量比为(0.1～10)：1。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶液的pH通过加入碱性溶液调控；优选地，所述碱性溶液选自NaOH、KOH、Ca(OH)2、氨水溶液中的至少一种，进一步优选为NaOH溶液；优选地，所述碱性溶液的浓度不超过1mol/L，进一步优选为0.1mol/L；优选地，所述碱性溶液在搅拌条件下加入，所述搅拌的速率为500rpm～700rpm。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志权，郭如梦，孙蓉，
申请(专利权)人：深圳先进电子材料国际创新研究院，
类型：发明
国别省市：