一种空心银颗粒及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种空心银颗粒，其外径为20-1000纳米，内径为10-500纳米，壁厚为5-250nm,比表面积为10-100m2/g，本发明专利技术空心银颗粒的制备方法包括以下步骤：将硝酸银与表面活性剂溶于水中，然后加入碱溶液进行反应得氧化银颗粒；将溶有还原剂的极性溶剂加入含有氧化银颗粒的溶液中，搅拌至所有的Ag2O被还原为Ag。本发明专利技术在溶液里进行，反应温度低，制备过程简单、产量高，通过控制反应条件可以得到不同粒径的空心银颗粒，在本发明专利技术技术方案范围内，空心银球的直径为20-1000nm，由于这些空心银结构的粒径分布窄，尺寸可调，表面光滑，使其在微电子、生物传感、催化等方面具有极大的应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，具体涉及一种具有亲水性的单质Ag空心颗粒及其制备方法，属于中空结构金属粒子

技术介绍
贵金属纳米颗粒及其纳米结构的性质及应用很大程度上取决于纳米颗粒的形貌、尺寸、及结构。通过控制这些纳米颗粒的尺寸和结构以获得理想的物理、化学性能成为人们研究的重点。银纳米颗粒由于具有优异的催化、光学、电学以及生物传感等性能，因而在化学、生物、材料等领域得到了广泛的应用。空心银纳米颗粒的比表面积比较大、具有弱的对 称性，在微电子、生物传感、催化等方面具有非常重大的应用。合成空心银颗粒的方法一般为硬模板法或软模板法。硬模板法即以模板为核，将所需材料通过吸附、沉淀、溶胶-凝胶等手段包覆在模板核上，形成核/壳结构的微球，然后加热、煅烧除去模板即得空心颗粒，例如文献“Chen Z，Zhan P，Wang Z L，et al. .AdvMater, 2004，16 :417-422. ”、文献“ Zhang D B，Qi L M，Ma J N，et al. . Adv Mater2002，14 :1499-1502. ”都公开了空心Ag球的制备方法，这些方法都是采用模板法，之后需要把模板除去。软模板法中的模板不用加热除去，而是需要在合成中由不同化学分子或离子在水溶液中形成模板，之后用洗涤的方法去除，文献“Zhang D B, Qi L M，Ma J M，etal. Adv. Mater.，2002，14 :1499-1502”中公开了空心银的合成方法，该方法中空心Ag是在聚合物与表面活性剂的溶液里合成的，是一种软模板方法。现今合成空心银的方法需要借助模板物质才能得到空心结构，过程相对繁琐，所得银颗粒粒度也不宜调节，不能根据需要方便、快捷的制备出所需粒度的空心银颗粒。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的不足，提供了一种空心银颗粒，该颗粒具有亲水性，粒度可调，便于应用。本专利技术还提供了该空心银颗粒的制备方法，该方法简单易行、方便快捷，所制空心银颗粒粒度更容易控制。本专利技术提供了一种简单、方便的制备空心银颗粒的方法以及所得的空心银颗粒，所述空心银颗粒又叫做空心银球、银空心球、空心银结构，具体技术方案如下 一种空心银颗粒，其性能参数为外径为20-1000纳米，内径为10-500纳米，壁厚为5-250nm,比表面积为10-100 m2/g。通过调整其制备方法中的各条件，可以得到上述范围内的空心银颗粒，可以根据需要得到纳米级(20-100nm)的或者微米级(lOO-lOOOnm)的颗粒。本专利技术空心银颗粒的制备方法，其特征是包括以下步骤 (O氧化银颗粒的制备将硝酸银与表面活性剂溶于水中，然后加入碱溶液进行反应得氧化银颗粒；(2)还原剂溶液的制备将还原剂溶于极性溶剂中，得还原剂溶液； (3)银空心颗粒(即空心银颗粒)的制备将步骤(2)的还原剂溶液加入步骤(I)中含有氧化银颗粒的溶液中，搅拌至所有的Ag2O被还原为Ag ； (4)后处理将步骤(3)所得产物离心分离、洗涤，得空心银颗粒。上述制备方法中，步骤(I)的氧化银颗粒可以部分用于与还原剂反应，也可以全部用于与还原剂反应，根据所需空心银颗粒的量确定。本专利技术所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、乙烯基吡咯烷酮或2-吡咯烷酮。本专利技术所述碱溶液为NaOH、KOH、LiOH或NH3的水溶液或者是它们的醇溶液，所述醇为一般通用的溶剂用醇，例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇等。 本专利技术步骤(2)所述极性溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、异丙醇或乙二醇。本专利技术所用还原剂为甲硼烷-叔丁胺络合物、四丁基溴化铵(TBAB)、柠檬酸钠、硼氢化钠或聚乙烯基吡咯烷酮。本专利技术步骤(I)中，碱溶液的浓度10_3_5 mol/L，可以通过控制碱溶液的浓度大小来调整空心银颗粒的性能参数。本专利技术步骤(I)中，硝酸银表面活性剂碱的摩尔比为I : 2-100 : 5 2000，优选的摩尔比为I : 2-20 : 5 120，可以通过调节这三者之间的比例关系来调整空心银颗粒的性能参数。本专利技术步骤(I)中，水起到反应介质的作用，其用量没有太大的影响，一般保持硝酸银的浓度为lmmol/L-5mol/L即可。本专利技术步骤(I)中，碱与硝酸银反应的温度为0_25°C。本专利技术步骤(2)中，还原剂溶液的浓度为0.001-2mol/L，可以通过控制还原剂溶液的浓度大小来调整空心银颗粒的性能参数。本专利技术还原剂与Ag2O的摩尔比为3 1000 :1，优选的摩尔比为10 300 :1，可以通过调节这两者之间的比例关系来调整空心银颗粒的性能参数。本专利技术步骤(3)中，反应温度为15_40°C，一般优选为室温。本专利技术步骤(3)中，还原剂直接倒入氧化银溶液中，并搅拌。本专利技术采用两步法合成空心银纳米颗粒，首先将硝酸银和表面活性剂溶解于极性溶剂中，并注入一定体积的碱溶液得到氧化银颗粒(也称Ag2O球，下同)，然后将氧化银颗粒与还原剂在室温下搅拌反应一定时间得空心银颗粒(也称Ag空心球，下同)。本专利技术利用简单的还原反应把合成的实心的氧化银颗粒直接在室温或接近室温的温度下还原成空心的Ag颗粒，反应条件简单、易控，其它金属氧化物很难用还原剂直接在溶液里、在室温或接近室温的情况下还原成空心的金属单质。空心结构是因为还原过程中的收缩形成的，空心银颗粒的大小由Ag2O颗粒的大小决定，而Ag2O颗粒的大小与反应物的用量比、还原剂的浓度、碱溶液的浓度、反应温度等条件有关，因此可以通过调节这些反应条件的关系得到所需粒度的空心银颗粒。本专利技术与现有的方法例如模板法、微乳液法、奥斯特沃尔德熟化法相比，本专利技术方法简单，制备的可重复性好，空心银颗粒的粒度大小更容易控制，粒度分布窄。本专利技术采用化学还原法在溶液中制备空心银颗粒，反应在溶液里进行，反应温度低，制备过程简单、产量高，通过控制反应条件可以得到不同粒径的空心银颗粒，在本专利技术技术方案范围内，可以通过调节反应条件得到不同粒径、不同比表面积的空心银结构，空心银球的直径可以是20-1000 nm,由于这些空心银结构的粒径分布窄，尺寸可调，使其在微电子、生物传感、催化等方面具有极大的应用价值。附图说明图I为本专利技术实施例2合成的空心银球的扫描电镜(SEM)图片。图2为本专利技术实施例3合成的空心银球的扫描电镜(SEM)图片。图3为本专利技术实施例4合成的空心银球的扫描电镜(SEM)图片。图4为本专利技术实施例5合成的空心银球的扫描电镜(SEM)图片。图5为本专利技术实施例9合成的空心银球的扫描电镜(SEM)图片。 具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术进行进一步的阐述，下述说明仅为了解释本专利技术，并不对其内容进行限定。实施例I 1.I把含有O. 5 mM (mmol/L,下同)硝酸银与IOmM聚乙烯吡咯烷酮的水溶液10 mL置于水浴中，温度设定在20摄氏度，之后加入I mL浓度为5 M (mol/L,下同)的NaOH水溶液，搅拌20 min制得氧化银颗粒，其中硝酸银/聚乙烯吡咯烷酮/NaOH的摩尔比为I :20 1000。I. 2取适量实施例I. I所述的含有氧化银颗粒的溶液(含有2. 5 μ mo I Ag2O),注入O.5 mL浓度为100 mM的NaBH4冰水溶液(温度为0°C )，在25摄氏度搅拌I h。其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空心银颗粒，其特征是：外径为20？1000纳米，内径为10？500纳米，壁厚为5？250nm,？比表面积为10？100？m2/g。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨萍，张玉兰，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：