离子辐照形成空心银纳米颗粒
离子辐照形成空心银纳米颗粒1
蔡光旭1，任峰1,2，肖湘衡1，范丽霞1，蒋昌忠?1,2
1武汉大学物理科学与技术学院，武汉（430072）
2声光材料与器件教育部重点实验室，武汉 (430072)
E-mail：czjiang@https://www.360docs.net/doc/0019439314.html,
摘要：离子辐照是控制金属纳米颗粒的分布和结构的有效方法。将能量为200 keV 剂量为5×1016 ions/cm2的Ag+注入到非晶SiO2中，形成Ag纳米颗粒层，再用能量为200 keV 和500 keV 的Ar+辐照Ag纳米颗粒。Ar+辐照后，在部分较大的Ag纳米颗粒中出现空洞，空洞的平均尺寸随着Ar+辐照剂量的增加而变大。辐照前，Ag纳米颗粒在非晶SiO2中沿纵向呈近似高斯分布；辐照后，投影射程附近的较大的Ag纳米颗粒平均尺寸变大，而投影射程下面的小颗粒逐渐消失。结合Trim程序模拟分析，Ar+辐照时的核能量损失和电子能量损失是影响Ag纳米颗粒尺寸分布和结构的重要因素。
关键词：离子辐照，Ag纳米颗粒，纳米空洞
中图分类号：0765E, 6180
1. 引言
金属材料Ag具有很稳定的物理和化学特性，被广泛应用在工业生产和科学技术研究领域。金属Ag纳米颗粒由于具有与相应的块体材料不同的催化、电学和光学等性质而受到了相关研究人员的广泛关注。如Ag纳米颗粒由于表面等离子体共振效应而导致在可见光区具有强吸收带,在传感器、光开关和生物医药研究等方面具有广阔的应用前景。目前对银纳米颗粒制备和表征研究已取得了显著的进展[1-2]。
离子注入是制备金属纳米颗粒复合膜材料较实用的方法，由于离子注入不受被注入样品固溶度的影响，所以离子注入法特别适合在样品表面附近形成过饱和固溶体[3-5]。注入金属元素在基体中会因为扩散而成核，并在一定条件下生长为纳米颗粒。同时该法具有注入的元素可以任意选取，注入或添加元素时不受温度的限制，可以在高温、室温、低温下进行，可精确控制掺杂浓度和深度等优点。将金属离子如，Ag离子，注入到有机材料如，PMMA 基体和环氧树脂中，得到具有抗静电性的复合材料[6]；也可注入到无机材料SiO2玻璃中，可在SiO2玻璃表层形成纵深呈高斯分布的球形纳米银颗粒区域；也可用双元素离子注入形成纳米合金或新型纳米结构。
在本课题组前期的工作中，用较高剂量的单元素银或铜离子注入到SiO2玻璃中，由于先形成的纳米银、铜颗粒受到后面注入的自身离子的辐照，观察到含有空洞的纳米颗粒和空洞中还包含核心的多层球形纳米结构颗粒的形成[7,8]。对由于辐照产生的纳米空洞和多层结构的研究具有重要的意义，能够推动纳米结构的研究，并提供纳米器件制作的一种基础性方法。
本文研究离子辐照对银纳米颗粒的影响。氩离子是一种常用的辐照源，不与被辐照纳米颗粒膜层和基底产生化学反应，是一种用来研究辐照效应的理想气体源。所以我们选用氩离子来辐照SiO2玻璃中离子注入后形成的银纳米颗粒，研究辐照离子能量和剂量对Ag纳米
1本课题得到国家自然科学基金项目（批准号10375044 和 10435060）和教育部博士专项研究基金（批准号20050486054）的资助。
颗粒的尺寸分布和结构的影响。
2．实验过程
本研究所用的基片是经过严格抛光的石英玻璃片，室温下注入能量为200 keV Ag离子，束流密度为0.5 μA/cm2，注入剂量为5×1016 ions/cm2。注入后在石英玻璃表层形成具有纵深呈高斯分布的银纳米颗粒层。随后室温下，这些含纳米银颗粒的石英玻璃片被不同能量和剂量组合的Ar+离子辐照，能量为200和500 keV，剂量为2.5×1016，5×1016 ions/cm2。采用日本电子 (JEOL) 公司生产的JEM 2010 (HT) 电镜观察和分析纳米颗粒的形貌和结构，得到样品的截面、平面明场像和选区电子衍射像等，电镜工作电压为200 kV。用紫外可见近红外光度计UV-VIS-NIR Spectrophotometer Cary 5000测量了样品的紫外可见吸收光谱，扫描范围1500—200 nm，间隔1 nm，每次测量都以未注入的石英玻璃基片作为参考，扣除背底，故测量结果显示的是离子注入和离子辐照的影响。
3．实验结果与分析
图1给出了样品的截面透射电子显微镜（TEM）像，（a）显示的是室温下200 keV Ag+注入SiO2样品的，图（b－d）分别是注入样品被200 keV 2.5×1016 Ar+ ions/cm2，500 keV 2.5×016 Ar+ ions/cm2 ，500 keV 5×016 Ar+ ions/cm2辐照后的原样品的TEM像。从图(a)可以看出Ag+注入SiO2玻璃后，在注入过程中由于扩散和注入产生的热效应，形成银纳米颗粒，并且沿样品纵深呈高斯分布，在投影射程附近的银纳米颗粒层尺寸最大。经过Ar+离子的较高剂量的辐照后，投影射程附近的银纳米颗粒层中出现部分含有白色或浅色衬度特征的核壳结构纳米颗粒。在以前的工作中也观察到类似的含有白色中心的颗粒，经改变样品成像角度和聚焦条件，证实为Ag纳米空心颗粒[7]。这些空洞的形成可以认为是Ag纳米颗粒中缺陷聚集的结果。辐照过程中，大的Ag纳米颗粒在氩离子流不断轰击下，其内部产生了大量的空位缺陷，空位的浓度很高时，空位会聚集以降低Ag纳米颗粒的总势能，所以会在大的Ag纳米颗粒中形成大小不等的空洞。
图1样品的截面TEM像，（a）Ag注入SiO2玻璃样品；（b）被200 keV, 2.5×1016 Ar+ ions/cm2；（c）500 keV,
2.5×016 Ar+ ions/cm2 ；（d）500 keV, 5×016 Ar+ ions/cm2辐照后样品截面TEM像。
为了更进一步了解辐照对形成空心纳米颗粒的影响，我们对所有的电镜照片（此处未登出）中在投影附近的大的Ag纳米颗粒进行了统计，结果如表1。统计结果显示，随着辐照能量和剂量的增加空洞的尺寸变大，而且在投影附近的大的Ag纳米颗粒中，200 keV 2.5×1016 ions/cm2 Ar+辐照后约有15%的颗粒中出现空洞。500 keV 2.5×016 ions/cm2 和5×016 ions/cm2 Ar+辐照后，都有超过30%的颗粒中出现空洞。
表1 样品中投影附近的大的Ag纳米颗粒尺寸统计
Ar+能量和剂量未辐照
200 keV
2.5×1016
ions/cm2
500 keV
2.5×016 ions/cm2
500 keV
5×016 ions/cm2
投影射程附近的
Ag颗粒的平均
尺寸14.5nm 18.3 nm 20.1 nm 20.6 nm
空洞的平均尺寸 5.1 nm 5.7 nm 5.9 nm
在没有被Ar +辐照的样品中，Ag 纳米颗粒沿表面纵深呈近似高斯分布，在投影射程附近的大颗粒下面还分布有大量小的Ag 纳米颗粒。在被较高剂量的Ar +辐照后，产生的较显著的变化主要有两点：第一，投影射程附近的Ag 纳米颗粒的平均尺寸比辐照前的14.5 nm 显著增大，见表1，图2。第二，投影射程下小的Ag 纳米颗粒部分或完全消失。产生这些变化主要是由于辐照离子的核能量损失和电子能量损失引起的。本研究中Ag +注入到SiO 2玻璃中的投影射程为95 nm 左右，两种能量的Ar +离子的辐照核能量损失峰值的深度都大于Ag +注入到SiO 2玻璃中的投影射程。Trim 程序模拟500 keV Ar +离子辐照情况，Ar +离子的核能量损失和电子能量损失的拟合如图3。投影射程下面小的Ag 纳米颗粒受到辐照的影响最大，这些小纳米颗粒被击碎，Ag 原子会重新分散到SiO 2玻璃中[9]，辐照离子的电子能量损失产生的热量加快了SiO 2玻璃中这些Ag 原子的扩散，使它们被投影射程附近的大Ag 纳米颗粒吸收，从而导致一方面投影射程下面小的Ag 纳米颗粒的消失，另一方面投影射程附近的Ag 纳米颗粒的长大。将500 keV 2.5×016 ions/cm 2 和 5×016 ions/cm 2 Ar +离子辐照对Ag 颗粒分布的影响对比，在2.5×016 ions/cm 2 辐照剂量下，Ag 纳米颗粒在投影射程下还存在一层较小的Ag 颗粒，而5×016 ions/cm 2 剂量辐照下，投影射程下较小的Ag 颗粒完全被吸收。
6
8
1012141618202224262830
10203040D av =20.6nm
d
diameter/nm
N u m b e r
0102030D av =20.1nm
c
N u m b e r
1020304050D av =18.3nm
b
N u m b e r
010203040
D av =14.5nm
a
N u m b e r
图2 投影射程附近Ag 纳米颗粒尺寸的分布，（a ）注入SiO 2玻璃中未辐照的；（b ）被200 keV 2.5×1016 Ar +
ions/cm 2；（c ）500 keV 2.5×016 Ar + ions/cm 2 （d ）500 keV 5×016 Ar + ions/cm 2辐照后的
010203040506070
8090
A r +
E n e r g y L o s s /(e v /A )
Deepth/nm
图3 Trim 模拟500 keV Ar +
(a)核能量损失和 (b)电子能量损失曲线。
表面等离子共振吸收是研究银纳米颗粒的重要手段之一，图4给出了辐照前后样品中Ag 纳米颗粒的共振吸收曲线。辐照带来了两个明显的变化，随着辐照能量和剂量的增加，首先是共振吸收峰强度变大；其次，Ag 颗粒二极共振吸收峰出现明显的双峰（400nm 和430nm 左右），且红移峰的强度逐渐增强。随着辐照离子的剂量和能量的增加，Ag 纳米颗粒在衬底中的分布出现变化。小于投影射程范围内的小的Ag 颗粒受辐照的影响较小，Ag 颗粒在衬底中的体积因子P 仍较小。而投影射程下的小颗粒几乎全被打散，且被上面的大颗粒吸收，导致在投影射程附近Ag 颗粒尺寸越来越大，在衬底中的体积因子P 也相应变大。根据金属纳米颗粒光吸收的Maxwell-Garnett 理论，体积因子P 增加，主要的二极共振吸收峰强度会增大，同时吸收峰出现红移。在被辐照的样品中出现了两种明显不同的体积因子的Ag 颗粒分布区域，导致二极共振峰出现双峰。并且随着辐照能量和剂量的增加，二峰的强度对比也出现变化。在以后的工作中，可以在峰强比与颗粒尺寸分布方面做进一步定量的研究。
0.00.20.40.60.81.01.2
1.41.6
A b s o r b a n c e
Wavelengh/nm
图4 Ag 纳米颗粒光学吸收谱，（a ）注入SiO 2玻璃中未辐照的；被（b ）200 keV 2.5×1016
Ar +
ions/cm 2；（c ）
500 keV 2.5×016 Ar + ions/cm 2 （d ）500 keV 5×016 Ar + ions/cm 2辐照后的
4．结论
用离子辐照方法，可以形成含空洞的纳米银颗粒，透射电镜观察表明，辐照离子的剂量和能量，对空洞和含空洞的银纳米颗粒的尺寸有一定的影响。随着辐照离子的剂量和能量的增加，Ag +的投影射程下的小银纳米颗粒会被辐照离子击碎，并被投影射程附近的大银纳米颗粒吸收，同时表面等离子共振吸收峰也随辐照离子的剂量和能量的增加而增强。
参考文献
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Fabrication of hollow Ag nanoclusters in silica by Ar ions
irradiation
蔡光旭1，任峰1,2，肖湘衡1，范丽霞1，蒋昌忠?1,2
Cai Guangxu1，Ren Feng1,2，Xiao Xiangheng1，Fan Lixia1，Jiang Changzhong*1,2
1 Department of Physics，Wuhan University，Wuhan （430072）
2 Key Laboratory of Acoustic and Phonic Materials and Devices of Ministry of Education，Wuhan
University，Wuhan （430072）
Abstract
Ion implantation and irradiation are suitable techniques to obtain and tailor nanoclusters. In this work, Ag nanoclusters formed by 200 keV Ag+ ions implanting into silica to dose of 5×1016 ions/cm2 were irradiated by Ar+ ions at 200 and 500 keV at room temperature. The cross-sectional TEM images and surface plasmon resonance absorbs spectra of the implanted and irradiated samples are studied. Results show that that nanovoids are formed in Ag nanoclusters due to aggregation of irradiation induced vacancies. when the fluence of Ar+ ions increases, the size of nanovoids grows. At low current density, the distribution of silver nanoclusters in the as-implanted sample is an approximate Gaussian profile. After irradiation, the average size of Ag nanoclusters at the layer of projected range grows and small Ag nanoclusters below projected range were disappearance gradually after irradiation. The electronic and nuclear energy deposition of Ar+ ions are simulated by the SUSPRE program.
Keywords：ion irradiation，Ag nanoparticles，nanovoids
银纳米粒子的合成
银纳米粒子的合成及其表征 一、实验目的： 1. 掌握银纳米粒子的合成原理和制备方法。 2. 掌握TU-1901紫外-可见分光光度计的使用方法并了解此仪器的主要构 造。 3. 进一步熟悉紫外分光光度法的测定原理。 二、实验原理： 纳米粒子是指粒子尺寸在纳米量级（1~100nm）的超细材料。由于其特有的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、量子隧道效应等，使其拥有完全不同于常规材料的光学性能，力学性能，热学性能，磁学性能，化学性能，催化性能，生物活性等，从而引起了科技工作者的极大兴趣，并成为材料领域研究的热点。成为21世纪最有前途的材料。 银纳米粒子，因其独特的光学电学性能，得到人们的关注。常用的制备方法分为物理法和化学法。化学法有溶胶-凝胶法、电镀法、氧化-还原法和真空蒸镀法等。本实验中我们利用氧化还原法合成银纳米粒子。银纳米粒子引起尺寸的不同，表现出不同的颜色。由黄溶胶和灰溶胶两种。可用紫外可见光谱表征。根据朗伯－比耳定律：A=εb c，当入射光波长λ及光程b一定时，在一定浓度范围内，有色物质的吸光度A与该物质的浓度c成正比。据此，可绘制校准曲线。并对样品进行测定。本实验我们利用氧化还原法合成黄溶胶，并对其进行表征。 三、试剂和仪器 TU-1901紫外-可见分光光度计，比色管 （1.5mmol/L），王水 硝酸银（1mmol/L），NaBH 4 四、实验步骤：
1、化学还原法制备纳米银： 2KBH4+2AgNO3+6H2O→2Ag+2KNO3+2H3BO3+7H2↑ (反应开始后BH4－由于水解而大量消耗：BH4－+H++2H2O→中间体→HBO2+4H2↑) 还原法制得的纳米银颗粒杂质含量相对较高，而且由于相互间表面作用能较大，生成的银微粒之间易团聚，所以制得的银粒径一般较大，分布很宽。 2、银纳米粒子的合成 1）制备银纳米粒子的玻璃容器均需在王水或铬酸溶液中浸泡，最后用去离子水洗涤几次。 (M=37.85)溶液。 2）配制50 mL 1.5mmol/L的NaBH 4 溶液置于冰浴中，在剧烈搅拌下，逐滴加入2.5 3）取15mL 1.5 mmol/L的NaBH 4 mL 1mmol/L的AgNO 溶液，继续搅拌30 min，制得黄色的银纳米粒子溶胶。 3 3、银纳米粒子的表征和测量 1）紫外可见光谱的表征 1. 启动计算机，打开主机电源开关，启动工作站并初始化仪器。 2. 在工作界面上选择测量项目（光谱扫描，光度测量），设置测量条件（测量波长等）。 3. 将空白放入测量池中，点击基线，进行基线校正。 4. 将合成的银纳米粒子放入样品池，点击开始，进行扫描。确定最大吸收波长。 5. 校准曲线的绘制 配制稀释不同倍数的银纳米粒子溶液（1，2，4，5倍），放入样品池，进行
化学还原法制备银纳米颗粒
Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．２安徽工业大学学报第２５卷第２期Ａｐｒｉｌ２００８Ｊ．ｏｆＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ２００８年４月 文章编号：１６７１－７８７２（２００８）０２－０１２０－０３ 化学还原法制备银纳米颗粒 晋传贵１ａ，姜山１ａ，陈刚１ｂ，２ （１．安徽工业大学ａ．材料科学与工程学院；ｂ．冶金与资源学院，安徽马鞍山２４３００２；２．马鞍山钢铁股份有限公司技术中心，安徽马鞍山２４３０００） 摘要：在７０℃时采用聚乙烯吡咯烷酮（ＰＶＰ）和氢氧化钠的混合水溶液，利用葡萄糖还原硝酸银制备了银纳米颗粒。采用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、能量分散谱（ＥＤＳ）和扫描电子显微镜（ＳＥＭ）对所制备的银纳米颗粒进行了表征。结果表明该法制备的银颗粒为纯的银纳米颗粒，呈球形，粒径分布集中在２０～５０ｎｍ之间。 关键词：银；纳米颗粒；化学还原法 中图分类号：Ｏ６１４．１２２文献标识码：Ａ ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＳｉｌｖｅｒＮａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｂｙＣｈｅｍｉｃａｌＲｅｄｕｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄ ＪＩＮＣｈｕａｎ－ｇｕｉ１ａ，ＪＩＡＮＧＳｈａｎ１ａ，ＣＨＥＮＧａｎｇ１ｂ，２ （１．ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａ．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｂ．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｔａｌｌｕｒｇｙａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｍａａｎｓｈａｎ２４３００２，Ｃｈｉｎａ；２．ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｅｎｔｅｒ，Ｍａ＇ａｎｓｈａｎＩｒｏｎ＆ＳｔｅｅｌＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｍａ＇ａｎｓｈａｎ２４３０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＳｉｌｖｅｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓａｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆＡｇＮＯ３ｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ（ＰＶＰ）ａｎｄＮａＯＨａｔｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆ７０℃，ｇｌｕｃｏｓｅｗａｓｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎａｇｅｎｔ．ＴｈｅｓｉｌｖｅｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｕｓｉｎｇＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ），ｅｎｅｒｇｙｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ（ＥＤＳ）ａｎｄｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ）．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｉｌｖｅｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄａｒｅｐｕｒｅａｎｄｓｐｈｅｒｉｃａｌｗｉｔｈｎａｒｒｏｗ－ｄｉｓｐｅｒｓｅｄｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒａｎｇｉｎｇｆｒｏｍ２０ｎｍｔｏ４０ｎｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｉｌｖｅｒ；ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ；ｃｈｅｍｉｃａｌｒｅｄｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ 银纳米颗粒由于其优良的传热导电性、表面活性、表面能和催化性能，在电子、催化、光学等领域具有很大的潜在应用价值［１－２］，越来越受到广泛的关注。近年来，银纳米颗粒制备技术迅速发展，制备方法多种多样。按反应条件，主要包括还原剂还原［３］、光照、电极电解、超声电化学法［４］、辐射化学还原法、微乳液法［５］等。这些方法有的工艺控制难度大、产物不稳定；有的设备较为复杂，难以批量化生产。化学还原法因其设备简单、操作方便，成为制备超细银粉的主要方法。本研究采用聚乙烯吡咯烷酮（ＰＶＰ）作保护剂和价格低廉、还原能力温和的葡萄糖作还原剂，用简单工艺制备银纳米颗粒。 １实验 称取１５ｇ葡萄糖和５ｇＰＶＰ，配制成３００ｍＬ混合水溶液，利用氢氧化钠溶液调节其ｐＨ值至１１；称取６ｇ硝酸银配制成１００ｍＬ水溶液。在恒温水浴锅中将上述溶液加热至７０℃，将硝酸银溶液以３０滴／ｍｉｎ的速度均匀地滴加到葡萄糖混合溶液中，搅拌１５ｍｉｎ得到黑色悬浊液。将此悬浊液离心分离，所得固体沉淀用去离子水和无水醇各洗涤３遍，于５０℃下真空干燥，得黑色粉末试样。采用日本理学Ｒｉｇａｋｕ公司的Ｄ／Ｍａｘ－２５００型Ｘ射线衍射仪表征样品的晶型和粒度；采用扫描电子显微镜（ｐｈｉｌｉｐｓ－ｘｌ－３０）附属能谱仪测定样品成收稿日期：２００７－０９－１８ 基金项目：８６３项目资助（２００６ＡＡ０３Ｚ４６６） 作者简介：晋传贵（１９６６－），男，安徽无为人，教授，博士。
银纳米粒子的合成和表征实验报告
银纳米粒子的合成和表征 一、实验目的 1、学会还原法制备银纳米粒子的方法； 2、熟练掌握TU-1901紫外分光光度仪测量吸收光谱； 3、锻炼实验操作能力以及根据实验现象分析原理，独立思考能力。 二、实验原理 1、化学还原法制备纳米银： 2KBH4+2AgNO3+6H2O→2Ag+2KNO3+2H3BO3+7H2↑ (反应开始后BH4－由于水解而大量消耗：BH4－+H++2H2O→中间体→HBO2+4H2↑) 还原法制得的纳米银颗粒杂质含量相对较高，而且由于相互间表面作用能较大，生成的银微粒之间易团聚，所以制得的银粒径一般较大，分布很宽。 2、TU-1902双光束紫外可见分光光度仪 测量原理：由于银纳米粒子的粒度不同，对于不同波长的光有不同程度的吸收，根据其吸收特性，即最大吸收峰对应的波长，可以判断粒子的大小。 银纳米粒子平均粒径与λmax： 平均粒径/nm <10 15 19 60 λmax/nm 390 403 408 416 三、实验仪器与试剂 仪器：电子分析天平、磁力搅拌器、量筒（5mL）、烧杯（一大一小）、移液管（5mL）、容量瓶（50mL）、比色管（50mL）、TU-1902双光束紫外可见光谱仪、滴管、洗瓶、洗耳球、手套等。 药品试剂：1mmol/L AgNO 3溶液、KBH 4 (固体)、蒸馏水、冰块等。
四、实验步骤、实验现象及数据处理 1、配制1.5mmol/L KBH4溶液 （1）减量法称取0.04gKBH4固体于小烧杯中，少量蒸馏水溶解，转移至 50mL容量瓶中，用蒸馏水洗涤并将洗液转移至容量瓶中（重复3次），用蒸馏水定容至刻度线，摇匀。得15mmol/L KBH4溶液。 （2）用移液管移取上述溶液5mL至50mL比色管，用蒸馏水定容至刻度线，摇匀。得1.5mmol/L KBH4溶液。 实验数据：m(KBH4)=22.6177g-22.5792g=0.0385g c1(KBH4)=m/(MV)=0.0385g/(53.94g/mol×50mL)=14.3mmol/L c(KBH4)=c1V1/V2=(14.3mmol/L×5mL)/50mL=1.43mmol/L 2、制备纳米银： 量筒移取15mL1.5mmol/L KBH4溶液于烧杯中，放入磁子，在冰浴、搅拌条 溶液,继续搅拌15min。 件下，逐滴加入2.5mL1mmol/LAgNO 3 现象：开始滴加AgNO 后溶液变黄，之后颜色逐渐加深，一段时间后变成黄 3 棕色。 3、银纳米粒子的表征 （1）测量银纳米粒子的吸收曲线： 光谱测量→设置测量参数→基线测量（蒸馏水）→样品测量→导出数据（得表1）： 波长(nm) 吸光度A 波长(nm) 吸光度A 波长(nm) 吸光度A 500 0.716 430 0.903 360 0.877 495 0.721 425 0.939 355 0.837 490 0.727 420 0.972 350 0.794 485 0.733 415 1.013 345 0.753 480 0.74 410 1.03 340 0.712
银纳米材料的制备
银纳米材料的制备 （矿业学院矿物加工工程080801110265） 摘要为了更好的了解纳米银的制备，主要介绍了纳米银粉的特性、结构和分类；简述了纳 米银的制备方法；纳米银材料研究现状；展望了纳米银研究的发展方向，介绍了其应用领域。 关键词纳米银粉纳米银辐射γ射线电子束 Silver that the material preparation （institute of mining technology mineral processing engineering080801110265） Abstract In order to better understanding of the preparation of radiation,mainly introduces nanometer silver powder characteristics,construction and classification;discussed radiation preparation of method;nm silver of materials research at the present;the direction of the development of nanotechnology research silver, introduced the application domain. Key words nanometer silver powder radiation γ-ray electron beam 前言纳米粒子是指粒子尺寸在1～100nm之间的粒子，具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等特有的性质和功能[1]。金属纳米粒子是指组分相在形态上被缩小至纳米程度(5～100nm)的金属颗粒，这种新型纳米材料，其原子和电子结构不同于化学成分相同的金属粒子。纳米材料是一种新兴的功能材料，具有很高的比表面积和表面活性，例如，纳米银导电率比普通银块至少高20倍，因此，广泛用作催化剂材料、防静电材料、低温超导材料、电子浆料和生物传感器材料等[2]。纳米银还具有抗菌、除臭及吸收部分紫外线的功能，因而可应用于医药行业和化妆品行业[3]。在化纤中加入少量的纳米银，可以改变化纤品的某些性能，并赋予很强的杀菌能力。因此，研究纳米银粉的制备技术具有重要意义。 1 纳米银粉的特性及纳米银的结构 纳米银粉与普通粉相比，由于其尺寸介于原子簇和宏观微粒之间，因此也具有纳米材料的表面效应、体积（小尺寸）效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等许多宏观材料所不具有的特殊的性质[4]。 1.1.1 表面效应 纳米银粉是表面效应是指由大颗粒变成超细粉后，表面积增大，表面原子数目增多造成的效应，纳料银粉的表面与块状银粉是十分不同的。 1.1.2 体积效应 纳米银粉的体积效应是指体积缩小，粒子内的原子数目减少而而造成的效应。随着纳米
水热还原法制银纳米颗粒-精品
【关键字】情况、方法、条件、领域、模式、传统、系统、深入、优良、发展、建立、发现、研究、特点、安全、稳定、热点、地位、基础、工程、体系、能力、作用、标准、结构、增强、分析、形成、保护、严格、扩大、提高、推动 水热还原法制备银纳米颗粒 一主要研究内容: ●金属纳米颗粒的现状及水热法简介 ●银纳米颗粒的制备与其性质分析 ●银纳米颗粒的应用 ●结论和展望 二水热法原理、装置及其特点 水热法是19 世纪中叶地质学家模拟自然界成矿作用而开始研究的。1900 年后科学家们建立了水热合成理论,以后又开始转向功能材料的研究。目前用水热法已制备出百余种晶体。水热法又称热液法,属液相化学法的范畴。是指在密封的压力容器中,以水为溶剂,在高温高压的条件下进行的化学反应。水热反应依据反应类型的不同可分为水热氧化、水热还原、水热沉淀、水热合成、水热水解、水热结晶等。其中水热结晶用得最多。 1.基本原理 水热法是利用高温高压的水溶液使那些在大气条件下不溶或难溶的的物质溶解，或反应生成该物质的溶解产物，通过控制高压釜内溶液的温差使产生对流以形成过饱和状态而析出生长晶体的方法。自然界热液成矿就是在一定的温度和压力下，成矿热液中成矿物质从溶液中析出的过程。水热法合成宝石就是模拟自然界热液成矿过程中晶体的生长。
2.合成装置 高压釜为可承高温高压的钢制釜体。水热法采用的高压釜一般可承受11000C的温度和109Pa的压力，具有可靠的密封系统和防爆装置。高压釜的直径与高度比有一定的要求，对内径为100-120mm的高压釜来说，内径与高度比以1：16为宜。高度太小或太大都不便控制温度的分布。由于内部要装酸、碱性的强腐蚀性溶液，当温度和压力较高时，在高压釜内要装有耐腐蚀的内衬（贵金属如铂金或黄金内衬或是一些高分子聚合物），，以防矿化剂与釜体材料发生反应。也可利用在晶体生长过程中釜壁上自然形成的保护层来防止进一步的腐蚀和污染。如合成水晶时，由于溶液中的SiO2与Na2O和釜体中的铁能反应生成一种在该体系内稳定的化合物，即硅酸铁钠（锥辉石NaFeSi2O6 acmite）附着于容器内壁，从而起到保护层的作用。 3、水热法的特点： a)合成的晶体具有晶面，热应力较小，内部缺陷少。其包裹 体与天然宝石的十分相近。 b)水热法生产的粒子纯度高、分散性好、晶形好且可控制,生 产成本低 c)密闭的容器中进行，无法观察生长过程，不直观； d)设备要求高（耐高温高压的钢材，耐腐蚀的内衬）、技术难 度大（温压控制严格）、成本高； e)安全性能差； 三金属纳米颗粒的研究现状