本发明专利技术涉及了一种Ag@SiO2核壳结构纳米复合材料的制备方法。本发明专利技术采用反相微乳液法为模板，NaBH4作还原剂，AgNO3为Ag前驱体，正硅酸乙酯（TEOS）为SiO2前体，氨水为催化剂，连续加样，Ag纳米晶的生成和SiO2壳的覆盖都在一个反应器中完成。制备的Ag@SiO2核壳材料既形貌规则，同时又具有可观的材料性能；并且所述的Ag@SiO2核壳材料的形貌和尺寸可以通过改变工艺条件方便地进行调节。采用本发明专利技术方法合成的Ag@SiO2核壳结构纳米复合材料，工艺简单，设备要求低，生产效率高，成本低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种AgOSiO2核壳结构纳米复合材料的制备方法,属于纳米材料制备
技术介绍
近年来，核壳结构纳米复合材料(尤其是金属/氧化物核壳纳米复合材料)的制备引起了人们广泛的研究兴趣，它是构筑新型功能复合材料的重要组元，在光子带隙材料、微波吸收材料、催化剂和生物等领域有重要应用。核壳结构纳米复合材料，其内部和外部分别富集不同成分，显示出特殊的双层或者多层结构。通过核与壳的功能复合和互补，调制出有别于核或壳本身的性能的新型功能材料，为新材料的设计提供了非常便捷的途径。纳米银是指粒径为I IOOnm的金属银单质，是一种新兴的且应用广泛的金属材料。纳米银具有很高的比表面积和表面活性，导电率比普通银至少要高20倍，因此，纳米银因其独特的热、光、电、磁、催化和敏感等特性受到人们的关注，广泛用作催化剂材料。防静电材料、低温超导材料和生物传感器材料等。另外，纳米银还具有抗菌功能和良好的生物兼容性，可用于医药行业。然而通常对银粒子的光学性质的研究主要局限在玻璃或水溶液媒介中，在这种情况下，银粒子的表面等离子体共振引起的吸收峰在400nm左右，因此改变其周围介质以改变其吸收峰位置对开发新的光功能材料具有重大的意义。SiO2是一种具有优良的光学和机械性能、化学稳定性、耐热性的绝缘体。通常功能材料中采用的SiO2多为无定型态，这种非晶态SiO2具有良好的光敏性和广谱透明性。因此，非晶SiO2在光、电元器件、低反射涂层、绝缘层、扩散阻碍膜等相关产品中有着广泛的应用。值得注意的是，当对非晶SiO2进行某些特殊的掺杂处理时，其自身的光学性能将获得显著的提高或改变，因而，非晶态SiO2还具有良好的性能可调性。因此，选择合适的材料与非晶态SiO2复合，往往能制备出光学性能优良，且兼有其它物理性能的高稳定性新型复合材料。AgiSiO2核壳结构材料将纳米级Ag颗粒均匀弥散的分布于连续的非晶SiO2基体之中，有效地控制了 Ag纳米颗粒的团聚和长大，同时非晶SiO2包裹在Ag纳米颗粒的周围，显著地提高了 Ag纳米颗粒的稳定性,并改善了 Ag纳米颗粒的表面特性,从而使得Ag纳米颗粒的实用性获得了极大地提升。金属/氧化硅核壳纳米粒子的制备方法主要是液相沉积法，在无水乙醇和氨水混合溶液中，以Ag金属颗粒为种子，TEOS水解沉积在金属表面形成SiO2壳层，该制备方法存在经验要求高，重现性差，工艺繁琐，所得产物纯度低，一次性投入大，制约了 AgOSiO2核壳结构纳米复合材料的实际应用。
技术实现思路
针对现有金属/氧化硅核壳纳米粒子制备技术的不足，本专利技术通过一种AgOSiO2核壳结构纳米复合材料的制备方法，该方法重现性好，所得产物纯度好，形貌和尺寸可调，且制备装置要求低，生产效率高，成本低。专利技术概述:本专利技术采用反相微乳液法为模板制备AgOSiO2核壳结构纳米复合材料，采用连续加样，Ag纳米晶的生成和SiO2壳的覆盖都在一个反应器中完成。制备的AgOSiO2核壳材料既形貌规则，同时又具有可观的材料性能；并且所述的AgOSiO2核壳材料的形貌和尺寸可以通过改变工艺条件方便地进行调节。术语说明:低聚表面活性剂(Tyloxapol),为异丁基酹聚氧乙烯(10)醚的低聚体(TX-100),简称TX-100低聚体，其平均聚合度η为7，每两个ΤΧ-100单体由一个亚甲基相连。可市场购买。专利技术详述:本专利技术的技术方案如下:一种AgOSiO2核壳结构纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤:(I)用非离子表面活性剂、油相、助表面活性剂配制反相微乳液作为母液，其中，非离子表面活性剂:油相:助表面活性剂=4:5 10:0 4质量比；所述的非离子表面活性剂是异丁基酚聚氧乙烯(10)醚(Triton X-100，TX-100)，低聚表面活性剂(Tyloxapol，平均聚合度η为7)，壬基酚聚氧乙烯醚NP8，壬基酚聚氧乙烯醚ΝΡ15或脂肪醇聚氧乙烯醚C16Eltl;所述的油相是环己烷，正己烷或石油醚；所述的助表面活性剂是正戊醇，正己醇或正辛醇；(2)取步骤(I)的母液于反应瓶中，加入浓度为0.1 0.2mol -Γ1的硝酸银溶液，于20 25°C温度下电磁搅拌5-10min ;再加入浓度为0.1 1.0mol.Γ1硼氢化钠溶液于20 25°C温度下电磁搅拌25-30min ;再加入浓度为6.42 26.5wt%的氨水，于20 25°C温度下电磁搅拌5-8min ;然后，加入正硅酸乙酯(TE0S)，在26± 1°C温度下电磁搅拌20-24小时，生成AgOSiO2核壳结构纳米复合材料；所述硝酸银溶液的加入量为:母液:硝酸银溶液=3.5 4.5g:200-500 μ I;所述硼氢化钠溶液的加入量为:硝酸银与硼氢化钠的摩尔比为0.5 2:1 ;所述氨水的加入量为:母液:氨水=3.5 4.5g: 150 400 μ L;所述正硅酸 乙酯的加入量为170 400 μ L ;所述硝酸银溶液与正硅酸乙酯的体积比V(AgNO3(aq) /TEOS)为1:1 2 ;(3)向步骤(2)反应体系中加入丙酮使之分相，然后离心5-10min，所得固体用无水乙醇超声清洗，清洗好的固体在55 65°C温度下干燥，即得AgOSiO2核壳结构纳米复合材料粉末。根据本专利技术优选的，上述步骤(3)的离心是在8000-10000rmp下离心5min,得到的固体用无水乙醇超声清洗，然后在离心，如此反复进行离心-清洗2 3次。根据本专利技术优选的，步骤(I)的非离子表面活性剂:油相:助表面活性剂=4:7 8:1 4。根据本专利技术优选的，步骤(I)用异丁基酚聚氧乙烯(10)醚(TX-100)、环己烷、正己醇按质量比4:7.5:1配制反相微乳液作为母液。根据本专利技术优选的，步骤(I)用异丁基酚聚氧乙烯(10)醚(TX-100)、环己烷、正辛醇按质量比2:4:1配制反相微乳液作为母液；根据本专利技术优选的，步骤(I)用低聚表面活性剂(Tyloxapol)、环己烷、正己醇按质量比1:2:1配制反相微乳液作为母液；根据本专利技术优选的，步骤(2)的硝酸银与硼氢化钠的摩尔比(n(AgN03/NaBH4))为1.5-2，得到实心的AgOSiO2核壳结构纳米球；根据本专利技术优选的，步骤(2)的硝酸银与硼氢化钠的摩尔比(n(AgN03/NaBH4))为大于0.66小于1.5，得到单孔的AgOSiO2核壳结构纳米球；根据本专利技术优选的，步骤(2)的硝酸银与硼氢化钠的摩尔比(n(AgN03/NaBH4))为0.5-0.66，得到多孔的AgOSiO2核壳结构纳米球。本专利技术AgOSiO2核壳结构纳米复合材料的制备方法中，所用原料均为市购产品。其中，所述的去离子水为三次水，所用试剂规格均为分析纯，所述的溶液均密封避光常温保存，其中硼氢化钠溶液和氢氧化铵水溶液以现配现用为佳，其余溶液储存时间不超过一周。用去离子水配制硼氢化钠溶液浓度为0.1 1.0mol.Γ1，氢氧化铵水溶液浓度为6.42 26.5% ;硝酸银溶液浓度为0.1 0.2mol.L-1。本专利技术的制备方法中，所涉及的化学反应如下:2AgN03+2NaBH4+6H20=2Ag+2NaN03+2H3B03+7H2水解过程为:水解:ES1-0R+H20 = = S1-0H+R0H脱醇缩合:eS1-O本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Ag@SiO2核壳结构纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）用非离子表面活性剂、油相、助表面活性剂配制反相微乳液作为母液，其中，非离子表面活性剂：油相：助表面活性剂=4：5～10：0～4质量比；所述的非离子表面活性剂是异丁基酚聚氧乙烯(10)醚（Triton?X?100，TX?100），低聚表面活性剂(Tyloxapol，平均聚合度n为7)，壬基酚聚氧乙烯醚NP8，壬基酚聚氧乙烯醚NP15或脂肪醇聚氧乙烯醚C16E10;所述的油相是环己烷，正己烷或石油醚；所述的助表面活性剂是正戊醇，正己醇或正辛醇；（2）取步骤（1）的母液于反应瓶中，加入浓度为0.1～0.2mol·L?1的硝酸银溶液，于20～25℃温度下电磁搅拌5?10min；再加入浓度为0.1～1.0mol·L?1硼氢化钠溶液于20～25℃温度下电磁搅拌25?30min；再加入浓度为6.42～26.5wt%的氨水，于20～25℃温度下电磁搅拌5?8min；然后，加入正硅酸乙酯（TEOS），在26±1℃温度下电磁搅拌20?24小时，生成Ag@SiO2核壳结构纳米复合材料；所述硝酸银溶液的加入量为:母液：硝酸银溶液=3.5～4.5g:200?500μl;所述硼氢化钠溶液的加入量为:硝酸银与硼氢化钠的摩尔比为0.5～2:1；所述氨水的加入量为:母液：氨水=3.5～4.5g:150～400μL;所述正硅酸乙酯的加入量为170～400μL；所述硝酸银溶液与正硅酸乙酯的体积比V(AgNO3(aq)/TEOS)为1：1～2；（3）向步骤（2）反应体系中加入丙酮使之分相，然后离心5?10min，所得固体用无水乙醇超声清洗，清洗好的固体在55～65℃温度下干燥，即得Ag@SiO2核壳结构纳米复合材料粉末。...
【技术特征摘要】
1.一种AgOSiO2核壳结构纳米复合材料的制备方法,包括以下步骤: (1)用非离子表面活性剂、油相、助表面活性剂配制反相微乳液作为母液，其中，非离子表面活性剂:油相:助表面活性剂=4:5 10:0 4质量比； 所述的非离子表面活性剂是异丁基酹聚氧乙烯(10)醚(Triton Χ-100, ΤΧ-100),低聚表面活性剂(Tyloxapol，平均聚合度η为7)，壬基酚聚氧乙烯醚ΝΡ8，壬基酚聚氧乙烯醚ΝΡ15或脂肪醇聚氧乙烯醚C16Eltl; 所述的油相是环己烷，正己烷或石油醚； 所述的助表面活性剂是正戊醇，正己醇或正辛醇； (2)取步骤(I)的母液于反应瓶中，加入浓度为0.1 0.2mol.Γ1的硝酸银溶液，于20 25°C温度下电磁搅拌5-10min ;再加入浓度为0.1 1.0mol.Γ1硼氢化钠溶液于20 25°C温度下电磁搅拌25-30min ;再加入浓度为6.42 26.5wt%的氨水，于20 25°C温度下电磁搅拌5-8min ;然后，加入正硅酸乙酯(TE0S)，在26± 1°C温度下电磁搅拌20-24小时，生成AgOSiO2核壳结构纳米复合材料； 所述硝酸银溶液的加入量为:母液:硝酸银溶液=3.5 4.5g:200-500 μ I; 所述硼氢化钠溶液的加入量为:硝酸银与硼氢化钠的摩尔比为0.5 2:1 ； 所述氨水的加入量为:母液:氨水=3.5 4.5g: 150 400 μ L; 所述正硅酸乙酯的加入量为170 400 μ L ; 所述硝酸银溶液与正硅酸乙酯的体积比V(AgN03(aq)/TE0S)为1:1 2 ; (3)向步骤(2)反应体系中加入丙酮使之分相，然后离心5-10min，所得固体用无水乙醇超声清洗，清洗好的固体在55 65°C温度下干燥，即得AgOSiO2核壳结构纳米复合材料粉末。2.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：辛霞，卢杭，徐桂英，任华英，鞠焕凤，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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