开题报告 银纳米粒子的制备及其性能测试

武汉轻工大学

毕业论文开题报告

2015届

论文题目：银纳米粒子的制备及其性能测试

姓名周浩_ ___

学院化学与环境工程学院

专业应用化学

学号 *********___

指导教师时宝宪

2015年3月25日

银纳米粒子的制备及其性能测试

1.研究背景

纳米技术是21世纪最有前途的新兴技术，广泛应用于信息、生物、医药、化工、航空航天、能源和国防等领域，具有巨大的市场潜力。纳米粒子是指粒子直径在l～100 nm之间的粒子，也称为超微粒子。纳米材料的优异性能取决于其独特的微观结构。纳米粒子具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等不同于晶态体材料和单个分子的固有特性, 显示出体材料不具备的导电特性、光电特性、光催化能力及随粒径变化的吸收或发射光谱,已被用于各种发光与显示装置。当银颗粒被镶嵌在不同的基底时，材料表现出与原来完全不同的电学和光学性能，目前纳米银粒子的研究仍然是热点，应用前景较为广阔。

银纳米粒子指由银原子组成的颗粒，其粒径通常在1－100 nm范围，在电学、光学和催化等众多方面具有优异的性能, 现已广泛应用于陶瓷材料、医药卫

生、环保材料和涂料等领域，因此纳米银粒的制备和性能研究越来越受到研究人员的极大关注.陈水挟等发现负载了银颗粒的活性炭纤维具有很强的杀菌能力，而将负载的银制备成纳米级的颗粒后, 由于其比表面积大幅提高, 表面原子占更大比例, 材料的反应活性即杀菌活性也相应提高。银一直是乙烯环氧化催化剂的主要成分, 减小其粒径是提高催化剂效能的主要手段。纳米银还能提高甲烷选择

还原NOx的催化剂活性，掺杂了纳米银颗粒的绝缘体和半导体具有优良的光学特性适于制造光电器件。为了使银纳米粒子具有较好的导电，催化和杀菌能力，必须严格控制银纳米粒子的颗粒尺寸。另外，纳米银粒子的自组装和有序组装膜的结构与性质近年来也受到人们的广泛关注，特别是将粒径分布很小的纳米银粒子或半导体纳米银粒子组装为有序的超晶格及其光电性能的研究更是激起了人们的极大兴趣，为人们通过控制纳米粒子的尺寸或粒子间的距离研究固体复合膜的光电性能提供了可能。

近十几年来，已经发展了多种制备纳米银粒子的物理方法和化学方法。探索低成本、简便、高效且具有工业化前景的纳米银粒子制备方法，一直是该领域研究的重点。物理方法有高能机械球磨法、光照法、蒸发冷凝法等。物理方法原理简单，其缺点是对仪器设备要求较高、生产费用昂贵，主要适用于对纳米银粒子的尺寸和形状要求都不高的产业化制备。化学法合成的纳米银粒子主要应用于对纳米粒子性能要求较高的光学、电学和生物医学等领域，其关键技术是如何控制颗粒的尺寸、较窄的粒度分布和获得特定而均匀的晶型结构。化学制备方法主要有液相化学还原法、电化学还原法、光化学还原法、溶胶-凝胶法、微乳法、化学沉淀法和醇解法等。近年来, 新发展出一种电化学合成纳米粒子的方法, 如B raun 等利用DNA 模板电化学合成了银纳米线, Yu 等用电化学合成了金纳米棒, Zhu 等利用超声电化学合成了半导体PbSe 纳米粒子, Am igo 等用电化学方法合成了Fe2Sr 氧化物等。由于电化学法具有方法简单、快速、无污染等优点, 目前已成为合成纳米材料的一种有效手段。

2.研究现状

耿涛等人的《银纳米粒子的制备及表征》一文中提及，他们在溶剂热条件下, 用乙二醇还原制备出了银纳米粒子，并用X 射线衍射(XRD ) 和透射电子显微镜( TEM ) 进行分析，得出结论：为利用乙二醇水热还原法制备出的纳米银粒子

具有面心立方相多晶结构、平均粒径在50nm左右，主要以粒状形式存在, 粒子的形状大致呈球形，分散剂起到了很好的阻止颗粒团聚的作用.。

杨必文等人用无毒、绿色的酪氨酸作为还原剂和稳定剂，在碱性条件下还原硝酸银，经60℃恒温水浴处理20 min，成功地合成了银纳米粒子。混合溶液颜

色由淡黄色变为棕黄色直观地呈现了银纳米粒子的生成。利用紫外可见吸收光

谱(UV-Vis)和透射电子显微镜(TEM)对制备样品进行分析和表征，得出结论为。粒子的UV-Vis吸收在412 nm附近，TEM图像显示，银纳米粒子的形状近似球形，粒子直径在15～25 nm。

孙如等人采用硼氢化钠还原硝酸银制备了较小银纳米粒子。运用紫外可见吸收光谱(Uv-Vis)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安法(CV)对银纳米粒子进行了表征。结果表明：银纳米粒子粒径约为10 nm，并能以亚单层形式组装于导电玻璃(IT0)表面；CV图显示银纳米粒子有一对不对称的氧化还原峰，而且纳米粒子的浓度对其氧化还原电位存在一定的影响。

顾大明等以次磷酸钠为还原剂、六偏磷酸钠为分散剂、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂，在pH=1～2、温度40--42℃条件下与硝酸银溶液反应，得到紫红色银胶。经离心分离6000 r/min、钝化剂溶液洗涤和真空干燥(1kPa 50℃)3 h，得

到粉末状产物。透射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)分析表明，产品系粒径10～30 nm的纯相纳米银粉。该方法的制备周期约为5 h，产率可达70％～80％。

王银海等采用电化学法以EDTA为配位体，在超声波的存在下制备了不同粒径的球形纳米银粒子，并通过XRD、TEM和紫外一可见光谱对它们进行了表征。实

验表明，通过控制AgN03溶液的浓度，可以控制纳米银粒子的形状和粒径大小。廖学红等在配位剂N’-羟乙基乙二胺-N，N，N’-三乙酸存在下用电化学方法制备出树枝状纳米银，并用XRD和TEM对该纳米粒子进行了表征，发现配体对纳米

粒子的形成起着非常关键的作用，而且在配体存在下用电化学法制备纳米银是

一种简单、无污染的金属纳米粒子制备方法。同时，他们在配位剂EDTA存在

下，用AgNO3溶液以超声电化学方法成功制备出两种不同粒径的类球形和树枝状纳米银，并用XRD和TEM对纳米银进行表征。他们还探讨了合成不同形状的纳米

银的可调因素。张韫宏等在8～14层硬脂酸银L-B膜内，用电化学法制备了纳米

尺度的超微银粒子，检测到球形纳米银粒子直径在2-3 nm之间。

3.选题思路

由研究现状可知，在参考了大量有关银纳米粒子的制备及其分析测试的文献之后，得知制备银纳米粒子的方法多种多样，各有优点。本人经过思考与对比

后认为可用电化学合成方法来制备银纳米粒子，此法具有方法简单、快速、无

污染等优点，且药品为实验室常见试剂，简单易的，实验方法具有较强的可行性。

此法制备金属纳米粒子是基于溶液中金属离子在一定的电化学窗口下，可以发生氧化还原反应。在一定的电势下，选择适当的条件，高价态的金属离子可