银纳米结构的固相合成及其光学

银纳米结构的固相合成及其光学
银纳米结构的固相合成及其光学

银纳米结构的固相合成及其光学、电化学性能吴国艮1,洪建明2,倪永洪1*,胡广志1,杨周生1,叶寅1

(1.安徽师范大学化学与材料科学学院,安徽功能分子固体重点实验室芜湖241000;2.南京大学现代分析中心,江苏南京210093)

摘要:本文以硝酸银和抗坏血酸为原料通过简单的室温固相路线快速合成了银纳米结构。TEM观察显示,表面活性剂对银纳米结构的形貌存在重要的影响:无任何表面活性

剂存在时,只能获得团聚的银纳米离子;十二烷基硫酸钠用作表面活性剂时,获得由银纳米离子组装的纳米棒;而十六烷基三甲基溴化铵用作表面活性剂时,可获得银纳米线。同时,不同的银纳米结构其光学、电化学性能也不同:在UV-Vis光谱中,团聚的银纳米离

子的吸收峰位置分别在270nm和465nm;银纳米棒的吸收峰位置分别在284nm和442nm,且前者弱后者强;银纳米线则只在274nm处有较强的吸收峰。而在电化学响应中,团聚

的银纳米粒子、纳米线和纳米棒的氧化、还原峰分别出现在0.397V和0.307V、0.087V和-0.045V、0.422V和0.324V。

关键词:金属;纳米结构;固相制备;电化学性能

前言

在近十年里,纳米线、纳米棒以及纳米管等一维纳米结构已经成为一门深入研究的学科,由于它们在纳米装备中作为重要部件和连接器,所以存在着巨大的潜在应用价值。在众多的金属纳米材料中银是最常提到的,一是因为它的电负性和导热系数比较高,另外一个原因是不同形状和大小的纳米银有着不同的光学特性。例如:从UV-Vis消光光谱可知

银纳米颗粒平均直径为5.6±3.9nm而三角形的银纳米片边长为30-90nm,并且发现球形

颗粒的银纳米光谱图在395nm处有一个峰而三角形片状纳米银出现了三个明显的峰,分

别在688,485,334nm处。由于纳米银的形状可以控制它的综合性能这一重要的金属调节性,近年来吸引了很多研究者的注意。人们通过样板辅助、种子介导和多元醇途径等多种方法来制备球状、片状、圆盘状、棱柱、空心球、立方体、线状、杆状、管状等各种结构的银纳米。不同的纳米结构有着不同的分子振动,所以结构不同的纳米银有着不同的光学特性,

这一光学特性可以帮助我们对拉曼光谱分析以及以银为基础的生物传感器有更深意层面

的理解。

通过查询文献可知,制备银纳米结构的方法大多都是湿法化学,但没有发现通过固相途径制纳米银结构的相关文献。固相反应作为一种传统的综合方法已经被广泛的用于纳米银结构的制备。因为在合成过程中没有用到溶剂,所以这是一种绿色化学合成方法。本文以硝酸银和抗坏血酸为原料,在加入表面活性剂和不加入表面活性剂两种情况下,通过简单的室温固相路线成功合成了各种银纳米结构。研究表明,表面活性剂对银纳米颗粒的形状有至关重要的作用。当不加入表面活性剂时形成的只有纳米颗粒,当加入SDS(十二烷基硫酸钠)时会形成纳米棒,当加入CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)时最终会形成纳米线。

实验

所有的反应物都是分析纯,购买于上海化学工业公司并且未经过进一步的提纯。在本次试验中,称量0.4805gAgNO3和0.5003g抗坏血酸于研钵中混合,滴入少量乙醇来减少

研磨产生的摩擦并且加速反应的进行。研磨一小时后,用蒸馏水和无水乙醇交替清洗几次提纯,然后在真空60℃条件下干燥4小时。

重复上述实验并在混合时分别加入0.6295gSDS和0.6849gCTAB作为结构指示剂,AgNO3和抗坏血酸的用量不变。研究上述三个产物的电化学性质,配制1.0mol/LH2SO4溶

液备用,室温下将产物在N2环境下用高纯氮鼓泡脱氧15min。

由岛津公司XRD(X射线衍射仪)—6000X-ray石墨单频衍射仪对三种产物进行扫描,扫描波长为0.1546nm,速率为0.02°/s,在35°到80°之间进行扫描。由JEOL公司JEM-200CX透射电子显微镜,在200KV电压下得到三种产物的TEM(透射电子显微图)。然后来研究产物的光学特性,将20mg样品溶解在20mL蒸馏水中超声。用Hitachi U-3010分光光度计记录分散在蒸馏水中的银纳米颗粒的紫外可见光谱,以蒸馏水作为背景。由HitachiF-4500荧光分光光度计在240nm波长下、1cm石英吸收池中测得荧光光谱图。由VECTORTM 22 FTIR检测经过KBr粉末压片的样品得到红外光谱图。电化学反应是由上海成华电化学工作站用一个有饱和甘汞电极组成的三电极系统形成的,以白金线作为计数电极,

裸露的或经修饰的铜电极作为工作电极,扫描速率为0.1V/s,间隔时间为2s。

结果与讨论

上图是在加入和不加入表面活性剂两种情况下用固相合成的银纳米的X衍射图。在两个角度之间有5个峰分别是38.1,44.2,64.5,77.5和81.6,通过用JCPDS卡片NO.04-0784比对峰可查出立方银的平面为(111),(200)(220),(311)和(222),由此可以得出,通过这种简单的固相研磨方法成功合成了银纳米颗粒。然而仔细对比这三种颗粒,可以发现它们峰的强弱是不同的。当没有添加表面活性剂时,如上图(a)所示,111处的峰最强,200处的峰弱于220和311处的峰。而当在研磨时添加了CTAB作为结构指示剂时,如上图(b)所示,200处的峰加强了,但是其他峰减弱了,此时,200处的峰要比220和311处的峰强但仍低于111处的峰。当在研磨时换作添加SDS作为结构指示剂,如上图(c)所示,200处的峰变成了最强的峰,而其他的峰变得更弱。这个现象表明由于CTAB 或SDS等结构指示剂的加入使得在(100)内有更多的银颗粒形成。所以,可以得出结论为很有可能有特别的几何形状的银颗粒产生。

TEM观察为上面XRD的分析结果做出了证明。合成的三种银纳米颗粒的TEM图由上图2所示,图中a为在研磨过程中添加表面活性剂时产生的聚集的银纳米颗粒。如图中b 和c为在研磨时加入结构指示剂SDS时,形成了由小颗粒组成的纳米棒。图中清楚的显示,纳米棒是由小颗粒聚集而成的。当在研磨时添加结构指示剂CTAB时,形成如图中d和e 的纳米线。作为一种常用的结构指示剂,CTAB已经被广泛的用于湿法化学制备银纳米棒或纳米线中。同样,在我们当前的实验条件下,银纳米线也可以用CTAB来定位形成。与CTAB一样,SDS作为一种表面活性剂同样也广泛用于银纳米颗粒的合成。然而,通常它是被用来做保护试剂来防止银纳米聚沉。在我们的实验中,由固相研磨合成的银纳米颗粒被SDS包裹以防止银纳米颗粒的进一步聚沉长大,同时也被用来分离银纳米颗粒。根据TEM图可知,银纳米颗粒聚集成的银纳米棒长大约20nm。我们猜想,可能是SDS在研磨

过程中为了减小表面积而形成杆状胶束。所以,小的银纳米颗粒聚集形成银纳米棒。为了证实以上的假设,我们采用FTIR分光计分析纳米棒结构,

如上图三是纯SDS和银纳米棒的红外光谱图,尽管两个光谱图有很明显的不同,但可以肯定在银纳米棒中有SDS,因为在图b中找到了C-H骨架振动的2916-1特征峰,同时,因为大量的银纳米颗粒会影响样品的红外光谱,所以图a纯SDS的红外光谱图中1100-500cm-1的峰在银纳米棒的红外光谱图中大大减弱并且在2355cm-1处出现一个峰。

接下来,研究三种样品的光学性质,如上图四是不同形状纳米银的紫外可见吸收光谱图,如图4中a是在合成过程中没有添加任何表面活性剂的纳米颗粒紫外可见吸收光谱图,由图可以看出在270nm处有一个窄峰,在465nm处有一宽峰,并且两峰强度几乎相当。有人也曾发表过一份相似的胶束紫外可见吸收光谱图。图4中b是添加了结构指示剂CTAB 的银纳米线吸收光谱图,同样可以找到两个峰,但是与图a相比峰的位置发生了移动,而且442nm处的宽峰要比284nm处的峰更强。图4中c是添加了结构指示剂CTAB的银纳米棒吸收图谱,宽峰强度锐减但274nm处的峰增强了。上述现象说明不同的结构指示剂会影响银纳米结构的光学性质。通过样品的PL光谱图可以更进一步证明上面的结论。

图5是不同几何结构的银纳米PL光谱图,采用240nm的光作为光源。图5中a是未添加任何表面活性剂的银纳米颗粒PL光谱图,由图可看出在400nm处有一强峰,356nm 处有一弱峰。图5中b是加入结构指示剂CTAB后形成的银纳米线的PL光谱图,相比于a 图弱峰消失,400nm处的强峰减弱。然而当加入SDS作为结构指示剂后形成的银纳米棒的PL光谱图,400nm处的峰剧增,356nm处的峰也有所加强。

根据研究发现银纳米的形状也会影响它的电化学性质。图6是不同的电极在H2SO4中的循环伏安图,图中a是只有裸露AU电极的的伏安图,没有峰值。图b的电极是经过银纳米颗粒修饰后的AU电极,图中0.396V处有一强峰并且在0.307V处有一减弱的峰。当用银纳米线修饰的铜电极作为工作电极时,如图c中所示在0.087V-0.045V出现电级峰。与图b相比,发现负极峰发生了较大的位移,当前的氧化峰减弱了而还原峰增强了。图6中d是用银纳米棒修饰的AU为工作电极时的电压曲线,在0.422V和0.324V找到一对还

原峰,清晰可分。与图6中b相比,正极峰发生了轻微的位移,并且减弱峰几乎消失。以上现象说明银纳米的几何形状对银纳米结构的电化学性质有很大影响。

结论

通过简单地固相研磨途径以AgNO3和VC作为原料,在添加或不添加结构指示剂的两种条件下可获得各种几何形状不同的纳米银颗粒,如:聚集的纳米颗粒,纳米棒,纳米线等。实验表明,银纳米的几何形状会影响它的光学性质。在银纳米颗粒的吸收光谱中270nm 处有一窄峰并且在265nm处有一宽峰;银纳米棒的吸收光谱峰值移动到284nm和442nm 处,峰值清晰可辨。同时,强度前者减弱后者增强。银纳米线的吸收光谱图中,宽峰强度减弱,窄峰在274nm处增强。电化学性能的研究表明:三种银纳米结构的氧化还原峰截然不同,团聚的银纳米粒子、纳米线和纳米棒的氧化、还原峰分别出现在0.397V和0.307V、0.087V和-0.045V、0.422V和0.324V。

银纳米粒子的制备及其能测试新

银纳米粒子的制备及其能测试新

毕业论文 论文题目:银纳米粒子的制备及其性能测试

目录 一、前言 (1) 1.1纳米粒子概述 (1) 1.2 纳米粒子的应用 (1) 1.3银纳米粒子概述 (2) 1.4 银纳米粒子的制备方法 (3) 1.5 研究现状 (3) 1.6 研究内容 (4) 二、实验部分 (5) 2.1 实验药品 (5) 2.2 实验仪器 (5) 2.3 实验步骤 (6) 2.3.1 银纳米粒子的制备 (6) 2.3.2 银纳米粒子的表征 (6) 2.3.3 银纳米粒子的电催化活性测试 (6) 3.1 X射线衍射仪表征 (7) 3.3 纳米激光粒度仪测试 (11) 3.4 银纳米粒子的电催化活性测试结果 (12) 四、实验结论 (13) 致谢 (14) 参考文献 (15)

摘要:随着科学技术的进步,银纳米粒子的研究开发也是日新月里的发展起来了。本文尝试了一种制备方法:用电化学还原法,以柠檬酸作为配位剂用电化学工作 溶液制得银纳米粒子。用扫描电镜观察所制得站在一定电流、时间内电解AgNO 3 的产品形貌状态,为松针状的晶体粒子,其粒径在50-100 nm之间,用X射线衍射仪分析了银纳米粒子的晶体结构及样品纯度,纳米粒度分布仪测试得出粒子的大小分布在125-199 nm范围内,并用制得的银纳米粒子修饰碳糊电极,测其C-V 曲线,对其电催化活性进行了初步探索。 关键词:银纳米粒子;电解;制备;表征

Abstract: With the progress of science and technology, the research and development of silver nanoparticles also developed very quickly. This paper attempts a preparation method:electricity chemical reduction method, using citric acid as complexing agent chemical workstation in a certain current, time electrolytic AgNO3solution obtained dendritic silver https://www.360docs.net/doc/f05393622.html,ing scanning electron microscope observed the product appearance, and it shows pine needle shaped crystal particles, the particle diameter between 50-100 nm, by X ray diffraction analysis the silver nanoparticles on the crystal structure and purity of the samples, nanoparticle size distribution tester that particle size distribution in the range of 125-199nm, and the prepared silver nanoparticles modified carbon paste electrode, measured C-V curve, to conduct a preliminary study of the electrocatalytic activity. Key words: silver nanoparticles;Electrolysis; preparation; characterization

纳米材料制备方法综述

纳米材料制备方法综述 摘要:纳米材料由于其特殊性质,近年来受到人们极大的关注。随着纳米科技的发展,纳米材料的制备方法已日趋成熟。纳米材料的制备方法按物态一般可归纳为气相法、液相法、固相法。目前,各国科学家在纳米材料的研究方面已取得了显著的成果。纳米材料将推动21世纪的信息技术、医学、环境、自动化技术及能源科学的发展, 对生产力的发展产生深远的影响。 关键字:纳米材料,制备,固相法,液相法,气相法 近年来,纳米材料作为一种新型的材料得到了人们的广泛关注。纳米材料是指任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料,具有表面与界面效应,量子尺寸效应,小尺寸效应和宏观量子隧道效应,因而纳米具有很多奇特的性能,广泛应用于各个领域。为此,本文综述了纳米材料制备的各种方法并说明其优缺点。 目前纳米材料制备采用的方法按物态可分为:气相法、液相法和固相法。 一、气相法 气相法是将高温的蒸汽在冷阱中冷凝或在衬底上沉积和生长低维纳米材料的方法。气相法主要包括物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD),在某些情况下使用其他热源获得气源,如电阻加热法,高频感应电流加热法,混合等离子加热法,通电加热蒸发法。 1、物理气相沉积(PVD) 在PVD过程中没有化学反应产生,其主要过程是固体材料的蒸发和蒸发蒸气的冷凝或沉积。采用PVD可制备出高质量的纳米材料粉体。PVD可分为制备出高质量的纳米粉体。PVD可分为蒸气-冷凝法和溅射法。 1.1蒸气-冷凝法 此种制备方法是在低压的Ar、He等惰性气体中加热物质(如金属等),使其蒸发汽化, 然后在气体介质中冷凝后形成5-100 nm的纳米微粒。通过在纯净的惰性气体中的蒸发和冷凝过程获得较干净的纳米粉体。此方法制备的颗粒表面清洁,颗粒度整齐,生长条件易于控制,但是粒径分布范围狭窄。 1.2溅射法 用两块金属板分别作为阳极和阴极,阴极为蒸发用的材料,在两电极间充入Ar气(40~250Pa),两电极间施加的电压范围为0.3~1.5kv。由于两极间的辉光放电使Ar离子形成,在电场的作用下Ar离子冲击阴极靶材表面,使靶材原产从其表面蒸发出来形成超微粒子.并在附着面上沉积下来。用溅射法制备纳米微粒有许多优点:可制备多种纳米金属,包括高熔

纳米复合材料发展与现状

纳米复合材料发展与现状 201041505118 李少军10材料一班 1 纳米复合材料 超细粒子(或纳米粒子)是指尺度介于原子、分子、离子与块状材料之间,粒径在1~100nm范围以内的微小固体颗粒。随着物质的超细化,产生了块状材料不具有的表面效应、小尺寸效应、量子效应,从而使超细粒子与常规颗粒材料相比具有一系列优异的物理、化学性质。纳米粒子经压制、烧结或溅射组合而成的具有某些特定功能的结构即纳米材料。它断裂强度高、韧性好、耐高温,纳米复合同时也提高材料的硬度、弹性模量、Weibull模数,并对热膨胀系数、热导率、抗热震性产生影响。[1] 纳米复合主要指在微米级结构的基体中引入纳米级分散相。纳米复合材料(复合超微细颗粒)表现出许多与模板核本质不同的性质,如不同的表面组成、磁性、光学性能、稳定性及表面积等。纳米复合材料涉及的范围广泛,它包括纳米陶瓷材料、纳米金属材料、纳米磁性材料、纳米催化材料、纳米半导体材料、纳米聚合材料等。纳米粒子具有很高的活性,例如木屑、面粉、纤维等粒子若小到纳米级的范围时,一遇火种极易引起爆炸。纳米粒子是热力学不稳定系统,易于自发地凝聚以降低其表面能,因此对已制备好的纳米粒子,如果久置则需设法保护,例如保存在惰性空气中或其他稳定的介质中以防止凝聚。纳米材料是物质以纳米结构按一定方式组装成的体系。它是纳米科技发展的重要基础,也是纳米科技最为重要的研究对象。纳米材料也被人们誉为21 世纪最有前途的材料。由于纳米材料本身所具有的特殊性能。作为一种全新性能的先进复合材料,在微电子、信息、汽车、宇航、国防、冶金、机械、生物、医药、光学等诸多领域有极广泛的应用前景。 2 纳米复合材料的分类 研究纳米复合材料的一个重要目的是改进并提高块体材料的性能,或通过结构复合来发现块材料中并不存在的性能或效应。和块体材料相比,纳米复合材料的物理和化学性质将更多地依赖于材料的表面缺陷和量子尺寸效应。目前.纳米复合材料的种类繁多,可分为:固态纳米复合材料和液态纳米复合材料。基质材料对于纳米粒子的结构具有稳定作用;而基质材料的不同,又可将纳米复合材料区分为:无机基纳米复合材料和聚合物基纳米复合材料。聚合物基包括单聚合物、共聚合物和聚合物的混合;无机基则包括玻璃,如多孔玻璃、分子筛、溶胶一凝胶玻璃和陶瓷等。[2]还可根据纳米粒子的物理性质可将纳米复合材料区分为:半导体纳米复合材料、铁电体微晶复合材料、染料分子纳米复合材料、稀土纳米复合材料、金属(合金)纳米复合材料、光学纳米复合材料(非线性、发光、光折变等)、磁性纳米复合材料等。 3 纳米复合材料的制备 3.1 溶胶- 悬浮液混合法

Au_Ag芯_壳复合结构纳米颗粒的制备和表征

Au/Ag芯-壳复合结构纳米颗粒的制备和表征* 闫仕农1,2,王永昌1,郝丽梅1,魏天杰2 (1.西安交通大学理学院现代物理研究所,陕西西安710049;2.中北大学理学系,山西太原030051) 摘要:利用二步液相还原法制备了Au/Ag芯-壳复合结构的纳米颗粒。用T EM对反应液中金离子和银离子的摩尔比分别为1B2和1B1时所制备的Au/ Ag芯-壳复合结构的纳米颗粒的尺寸和形貌进行了表征。其紫外-可见吸收光谱具有2个可区分的吸收带,与纯金和纯银纳米颗粒的光学吸收特性对比后认为:随着反应液中银离子摩尔份数的增加,等离子体共振吸收峰始终位于410nm附近的吸收带为银纳米颗粒的等离子体吸收带;另一个将随之产生蓝移的吸收带为Au/Ag芯-壳复合结构纳米颗粒的等离子体吸收带,蓝移是由于银壳厚度的增加而引起的。 关键词:二步液相还原;Au/Ag芯-壳复合结构纳米颗粒;光学吸收特性;蓝移 中图分类号:O657.3文献标识码:A 文章编号:1001-9731(2005)03-0425-02 1引言 纳米尺度的胶体金、银等贵金属颗粒由于其区别于相应块体材料的突出的催化性质、电磁性质和光学性质受到了相关研究人员的广泛关注[1~4]。特别是由表面等离子体共振(surface plasm on r esonance,SPR)而引起的在可见光范围的强吸收带一直是人们研究的热点[5~8]。近来,具有芯-壳结构的纳米颗粒(如Au/ Au2S、Au/SiO2、Ag/SiO2等)[9~13],由于其光学性质的可剪裁性,开始受到研究者的青睐。本文利用二步液相还原法,通过控制反应液中金离子和银离子的摩尔比,得到了单分散的A u/Ag芯-壳复合结构的纳米颗粒,用透射电子显微镜(T EM)对其结构、形貌和尺寸进行了表征,并对其光学吸收特性进行了分析。 2实验 采用二步液相还原法来制备Au/Ag芯-壳复合结构的纳米颗粒。首先制备金纳米颗粒,即用柠檬酸盐作还原剂,在沸腾的状态下与氯金酸(H AuCl4)溶液持续反应30min后,得到胶体金纳米颗粒,此时反应液的颜色为鲜红色;然后再加入一定量的硝酸银(AgNO3)和柠檬酸盐溶液,在沸腾的状态下,经过20m in后,反应液的颜色变为棕红色,用JEOL JEM-200CX透射电子显微镜在160kV加速电压下,观察到Au/Ag芯-壳复合结构的纳米颗粒,见图1(a)和图2(c)。实验中所有的反应溶液均是用去离子水(>18M8) 配制的。 图1(a)反应液中银离子和金离子的摩尔比为1B2时所制备的Au/Ag芯-壳复合结构纳米颗粒 TEM照片(b)相应的选区电子衍射图 Fig1(a)T EM image of silver-coated gold com posite nanoparticles corresponding to the mole ratio1 B2of Ag ions and Au ions in the reduction so- lution(b)the corr espo nding selected area elec- tro n diffractio n pattern 3结果与讨论 图1(a)和图2(c)是反应液中银离子与金离子的摩尔比分别为1B2和1B1时所制备的Au/Ag芯-壳 复合结构纳米颗粒的透射电镜照片。 图2(c)反应液中银离子和金离子的摩尔比为1B1时所制备的Au/Ag芯-壳复合结构纳米颗粒 T EM照片(d)相应的选区电子衍射图 Fig2(c)T EM image o f silver-coated gold com posite nanopar ticles corresponding to the mo le ratio1 B1of Ag ions and Au ions in the reduction so- lution(d)the corr esponding selected area elec- tr on diffr actio n pattern 图1(b)和图2(d)分别为其相应的选区电子衍射图。在制备的过程中,保持反应液中金离子和银离子 425 闫仕农等:A u/A g芯-壳复合结构纳米颗粒的制备和表征 *基金项目:国家自然科学基金资助项目(60277003) 收稿日期:2004-06-25通讯作者:闫仕农 作者简介:闫仕农(1966-),男,山西太原人,副教授,在读博士,师承西安交通大学理学院现代物理研究所王永昌教授从事纳米材料光学性能的研究。

多级结构银微-纳米晶的制备及其性能

CIESC Journal, 2018, 69(9): 4090-4096 ·4090· 化工学报 2018年第69卷第9期| https://www.360docs.net/doc/f05393622.html, DOI:10.11949/j.issn.0438-1157.20180214多级结构银微-纳米晶的制备及其性能 聂士东1, 3,李江涛2,张志颖1,刘云1,刘春艳1 (1中国科学院理化技术研究所光化学转换与功能材料重点实验室,北京 100190; 2中国科学院理化技术研究所功能晶体与激光技术重点实验室,北京 100190;3中国科学院大学,北京 100049) 摘要:采用液相还原法,通过调控氧化剂硝酸银与还原剂抗坏血酸的摩尔比例制备出具有多级结构的花状及枝状银微-纳米晶,考察了反应介质对形貌及尺寸的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、表面增强拉曼光谱(SERS)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱等方法,对样品的形貌、微晶结构、光学及催化性能进行了研究。结果表明:花状及枝状多级结构银微-纳米晶均具有面心立方晶体结构,且(111)晶面为主要曝露晶面;表面增强拉曼光谱表明花状及枝状银微-纳米晶为基底时均表现出优异的表面增强拉曼效应;微结构上的差异使枝状银在紫外-可见漫反射光谱上352 nm处有较强的吸收峰;在银催化硼氢化钠还原4-硝基苯酚的实验中,多级结构枝状银表现出最优良的催化活性。 关键词:制备;多级结构;银;形貌;表面增强拉曼;催化 中图分类号:O 69 文献标志码:A 文章编号:0438—1157(2018)09—4090—07 Synthesis and properties of hierarchical structure silver micro-nanocrystals NIE Shidong1, 3, LI Jiangtao2, ZHANG Zhiying1, LIU Yun1, LIU Chunyan1 (1Key Laboratory of Photochemical Conversion and Optoelectonic Materials, Technical Institute of Physics and Chemistry(TIPC), Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China; 2Key Laboratory of Functional Crystals and Laser Technology, Technical Institute of Physics and Chemistry(TIPC), Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China; 3University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China) Abstract: The flower-like and dendritic silver micro-nanocrystals with multi-stage structure were prepared by liquid phase reduction method by adjusting the molar ratio of oxidant silver nitrate to reducing agent ascorbic acid. The effects of reaction media on the size and morphology of silver crystallite was investigated. The morphology, crystal structure, optical and catalytic properties of the products were studied by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), surface enhanced Raman scattering spectroscopy (SERS) and UV-Vis reflectance spectroscopy (UV-Vis). The XRD results show that both the flower-like and dendritic silver micro-nanocrystals have face-centered cubic crystal structure, and (111) plane is the dominant crystal plane exposed on the surface of Ag crystals. The SERS surveys show that the hierarchical structure Ag micro-nanocrystals are excellent substrates for SERS. The UV-Vis diffuse reflectance spectra shows that the dendritic silver has a strong absorption peak at 352 nm because of the finer microstructure. The catalytic reduction experiment of 4-nitrophenol by sodium borohydride on the silver crystals reveals that the dendritic silver shows excellent catalytic activity. Key words: preparation; hierarchical structures; silver; morphology; SERS; catalysis 2018-02-27收到初稿,2018-04-04收到修改稿。 联系人:刘春艳。第一作者:聂士东(1980—),男,博士,助理研究员。 基金项目:国家自然科学基金项目(21273256)。 Received date: 2018-02-27. Corresponding author: Prof. LIU Chunyan, cyliu@https://www.360docs.net/doc/f05393622.html, Foundation item: supported by the National Natural Science Foundation of China (21273256). 万方数据

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

金、银纳米复合材料基底的SERS检测中的应用

《近代分子光谱法》课程论文 化学化工学院 张卓磊MG1324086

基于金、银纳米复合材料基底在SERS检测 中的应用 Application of the gold, silver nano composite material in SERS detection 摘要: 本文介绍了拉曼光谱发展的历程,简略描述了拉曼光谱的增强机理,根据机理引出了运用纳米技术来增强拉曼信号的纳米材料的制备。在纳米粒子中,金银有序金属纳米壳结构,特别是有序的空心纳米壳和大孔结构,它兼有光子晶体和纳米金属外壳的光学性质,引起了国内外学者们的广泛关注。本文介绍了有序纳米金属外壳材料的制备方法和步骤,主要包括胶体晶体模板的制备、所需的金属外壳的制备,胶体晶体模板拆除这三个步骤,并对每一步的方法和特征进行了描述,且介绍了其在SERS的应用进行了相关介绍。最后展望了这种材料未来的研究方向的前景。 Abstract This paper introduces the development course of Raman spectroscopy, and briefly describes the mechanism of enhanced Raman spectroscopy,so as referance to prepare nano material by using nanotechnology . With gold and silver nanoparticles, ordered nano metal shell structure especially the optical properties of nanometer hollow shell orderly and macroporous structure with photonic crystal and nano metal shell, atracted the great attention all over the would. In this paper, we introduce the method and main processes of fabricating these metal structure which mainly includes preparation of colloidal crystal templates, colloidal crystal template removal of these three steps, methods and characteristics of each step are https://www.360docs.net/doc/f05393622.html,st but not least,we introduce its introduced in the SERS application. Finally, the future research direction of the material prospect.

银纳米线复合纳米级纤维的制备及性能研究

银纳米线复合纳米级纤维的制备及性能研究 邢明杰逄邵伟丁莉燕陈向阳 (青岛大学,山东青岛,266071) 摘要:研究银纳米线的制备工艺以及银纳米线添加量对聚乙烯吡咯烷酮/银纳米线复合纳米级纤维性能的影响三采用水热反应法制备了银纳米线,通过静电纺丝方式制备了聚乙烯吡咯烷酮/银纳米线复合纳米级纤维三测试了不同反应条件下银纳米线及不同银纳米线含量的复合纳米级纤维的微观形貌二复合纳米级纤维的抗菌性能与光催化性能三结果表明:溶液静置30min后,在180?时水热反应24h,获得的银纳米线形貌较理 想;银纳米线质量分数达到5%时,复合纳米级纤维就具有显著的抗菌性;银纳米线质量分数为8%时,复合纳米级纤维具有较好的光催化性能三认为:聚乙烯吡咯烷酮/银纳米线复合纳米级纤维具有较理想的抗菌性和光催化性能三 关键词:静电纺丝;银纳米线;聚乙烯吡咯烷酮;抗菌性;光催化性能 中图分类号:TS101.92+1 TB383文献标志码:A文章编号:1000-7415(2018)09-0006-05 Pre p aration and Pro p ert y Stud y on Silver Nanowire Com p osite Nanofiber XING Min gj ie PANG Shaowei DING Li y an CHEN Xian g y an g (Qin g dao Universit y,Shandon g Qin g dao,266071) Abstract The influences of silver nanowire p re p aration p rocess and silver nanowire additive amount on p ro p-erties were studied.Silver nanowire was p re p ared with the method of h y drothermal reaction p ol y vin y l py rrolidone/ silver nanowire com p osite fiber was p re p ared b y electrostatic s p innin g.The microto p o g ra p h y of com p osite nanofi-ber with the silver nanowire under different reaction conditions and with different silver nanowire contents were tested.The test results showed that the mor p holo gy of silver nanowires was ideal when it was obtained after the solution was p laced30mins and the h y drothermal reaction was ha pp ened for24h at180?.When the silver nanowire mass fraction in com p osite nanofiber was u p to5%,it had obvious antibacterial p ro p ert y.The com p osite nanofiber with the silver nanowire mass fraction of8%had better p hotocatal y tic p ro p ert y.It is considered that the p ol y vin y l py rrolidone/silver nanowire com p osite nanofiber has better antibacterial p ro p ert y and p hotocatal y tic p ro p ert y. Ke y Words Electrostatic S p innin g,Silver Nanowire,Pol y vin y l py rrolidone,Antibacterial Pro p ert y,Photocat-al y tic Pro p ert y 静电纺丝是通过高压电场的作用使聚合物溶液或熔体流动并发生形态变化,最终形成纳米级纤维集合体三与传统的非织造材料相比,静电纺纳米级纤维集合体具有纤维直径小二比表面积大二孔隙率高等特点,在组织工程,药物稀释,制备吸声二过滤材料和碳纳米管等方面有着广阔的应用前景[1]三近年来,纳米银材料因为其优异的抗菌性[2]二导电性二良好的生物相容性二导热性和催化 性[3],被广泛应用于生物科学二医疗卫生二光电材 作者简介:邢明杰(1964―),男,教授,xm j q du@https://www.360docs.net/doc/f05393622.html, 收稿日期:2018-04-08料等研究领域三目前制备银纳米线的方法[4]主要有多元醇法二溶剂热(水热)法二电化学法和模板法等,其中水热法凭借操作简单二环保无污染的特点被广泛采用三为了研究反应条件对银纳米线生长的影响,扩大纳米银材料的使用范围,本文对银纳米线的制备二抗菌性能和光催化性能进行了研究三 1试验部分 1.1试验原料与仪器 原料:硝酸银A g NO3,天津市风船化学试剂科技有限公司,分析纯;聚乙烯吡咯烷酮(以下简 ?6?Cotton Texti le Technolo gy第46卷第9期2018年9月 =================================================万方数据

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

石墨烯 银纳米粒子复合材料的制备及表征

第27卷 第1期 无 机 材 料 学 报 Vol. 27 No. 1 2012年1月 Journal of Inorganic Materials Jan., 2012 收稿日期: 2011-04-07; 收到修改稿日期: 2011-06-07 基金项目: 国家自然科学基金(51001007) National Natural Science Foundation of China (51001007) 作者简介: 于 美(1981?), 女, 博士, 副教授. E-mail: yumei@https://www.360docs.net/doc/f05393622.html, 通讯作者: 刘建华, 教授. E-mail: liujh@https://www.360docs.net/doc/f05393622.html, 文章编号: 1000-324X(2012)01-0089-06 DOI: 10.3724/SP.J.1077.2012.00089 石墨烯?银纳米粒子复合材料的制备及表征 于 美1, 刘鹏瑞1, 孙玉静2, 刘建华1, 安军伟1, 李松梅1 (1.北京航空航天大学 材料科学与工程学院, 空天先进材料与服役教育部重点实验室, 北京 100191; 2.国家知识 产权局 专利审查协作中心, 北京 100088) 摘 要: 以无毒、绿色的葡萄糖为还原剂, 在没有稳定剂、温和的液相反应条件下, 同时还原氧化石墨和银氨溶液中的银氨离子, 原位制备石墨烯?银纳米粒子复合材料. 采用X 射线衍射、红外吸收光谱、拉曼光谱、扫描电镜和透射电子显微镜对所制备的石墨烯?银纳米粒子复合材料进行了表征. 结果表明: 氧化石墨和银离子在反应过程中同时被葡萄糖还原, 银纳米粒子均匀分布于石墨烯片层之间, 生成的银纳米粒子中大多数存在着孪晶界, 银纳米粒子的大小和分布受硝酸银用量的影响, 在合适的银离子浓度下, 负载在石墨烯片层上的银纳米粒子的粒径分布集中在25 nm 左右; 复合材料中石墨烯的拉曼信号由于银粒子的存在增强了7倍. 关 键 词: 石墨烯; 银纳米粒子; 复合材料; 拉曼光谱 中图分类号: TB33 文献标识码: A Fabrication and Characterization of Graphene-Ag Nanoparticles Composites YU Mei 1, LIU Peng-Rui 1, SUN Yu-Jing 2, LIU Jian-Hua 1, AN Jun-Wei 1, LI Song-Mei 1 (1. Key Laboratory of Aerospace Materials and Performance, Ministry of Education, School of Materials Science and Engi-neering, Beihang University, Beijing 100191, China; 2. State Intellectual Property Office of the People’s Republic of China, Beijing 100088, China) Abstract: Graphene-Ag nanoparticles composites were prepared by one step in situ synthesis method, using nontoxic green glucose as reducer. Graphite oxide and ammoniacal silver ions were reduced at the same time without stabilizing agent under mild reaction conditions of aqueous solution. X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spec-troscopy (FT-IR), Raman spectroscope, scanning electronic microscope (SEM), and transmission electronic electron microscope (TEM) were used to characterize the resulting composites. The results of analysis indicate that graphite oxide and ammoniacal silver ions are reduced by glucose simultaneously. Ag nanoparticles (AgNPs) uniformly dis-tribute in the graphene sheets, and most of AgNPs show twin boundary. The quantity of silver nitrate influences the size and range of sizes of the AgNPs. The range of sizes of AgNPs on the graphene sheets centralizes at 25 nm under a suitable concentration of silver ions. The intensities of the Raman signals of graphene in the composites increase 7 fold by the loaded AgNPs. Key words: graphene; Ag nanoparticles; composites; Raman spectrum 石墨烯?金属纳米粒子复合材料以其在纳米电子学、化学传感器、能量储存、催化等方面的优越性能和潜在应用得到了广泛关注[1-2]. 由于片层间 的范德华力的作用, 石墨烯有不可逆团聚的趋势, 而存在于石墨烯层间的金属纳米粒子正好起到分离邻近石墨烯片层, 防止发生团聚的作用[3-5].

纳米材料的制备方法

纳米材料的制备方法 一、前言 纳米材料和纳米科技被广泛认为是二十一世纪最重要的新型材料和科技领域之一。早在二十世纪60年代,英国化学家Thomas就使用“胶体”来描述悬浮液中直径为1nm-100nm的颗粒物。纳米材料是指任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当粒子尺寸小至纳米级时,其本身将具有表面与界面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应,这些效应使得纳米材料具有很多奇特的性能。自1991年Iijima首次制备了碳纳米管以来,一维纳米材料由于具有许多独特的性质和广阔的应用前景而引起了人们的广泛关注。纳米结构无机材料因具有特殊的电、光、机械和热性质而受到人们越来越多的重视。 应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时,其韧性、强度、硬度大幅提高,使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。 纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值,这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。 由于晶界面上原子体积分数增大,纳米材料的电阻高于同类粗晶材料,甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变(SIMIT)。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点,有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。 纳米巨磁电阻材料的磁电阻与外磁场间存在近似线性的关系,所以也可以用作新型的磁传感材料。高分子复合纳米材料对可见光具有良好的透射率,对可见光的吸收系数比传统粗晶材料低得多,而且对红外波段的吸收系数至少比传统粗晶材料低3个数量级,磁性比FeBO3和FeF3透明体至少高1个数量级,从而在光磁系统、光磁材料中有着广泛的应用。 二、纳米材料的制备方法 (一)、机械法 机械法有机械球磨法、机械粉碎法以及超重力技术。机械球磨法无需从外部

银纳米粒子及其复合材料简介

走进科技 银纳米粒子及其复合材料简介 0708010204 李小婷

银纳米粒子 银纳米粒子是一种新兴的功能材料,其作为纳米颗粒的一种,具有纳米粒子所特有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应等性质,显示出不同于常规材料的热、光、电、磁、催化和敏感等一系列优异的物理、化学性能,因此,广泛用作催化剂材料、低温超导材料和生物传感器材料等。此外,银纳米粒子,毒性低,对生活中许多种类的细菌、真菌和病毒具有不同程度的抑制作用,同时具有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。 近年来,以银纳米粒子填充聚合物合成功能性复合材料已经取得很大进展。纳米复合材料分散相与基体相之间的界面面积特别大,如分散相粒径为15~20nm 时,其界面面积高达160~640m2/g。当分散相和基体的性质充分结合起来时,理想的界面粘接性能可消除其与有机物基体热膨胀系数不匹配的问题,由此可充分发挥银纳米粒子的优异力学性能高、耐热性等;同时,由于复合材料熔体和溶液的流变性能与高聚物相似,因此对多种类型的成型加工有广泛的适应性。此类复合材料在具有了银纳米粒子和聚合物的优良特性的同时,还可赋予材料一些特异或新的功能。 稳定分散的银纳米粒子是制备银/聚合物纳米复合材料的前提。银纳米粒子的制备方法一般可以分为物理法和化学法两大类。物理法适用于对银纳米粒子的尺寸和形状要求都不高的产业化制备。化学法合成的银纳米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。 最常用的化学方法是液相化学还原法。此法是利用化学反应中的氧化还原、热分解和水解等原理,在液相中将银盐中的银阳离子还原成原子银,从而制备出银纳米粒子。液相法工艺简单,易于操作,是最具有实用价值的方法之一。根据不同的反应介质和体系特性,它可分为溶胶-凝胶法、沉淀法、微乳液法和离子液体法等。 以下就溶胶-凝胶法制备银纳米例子做简单介绍。 溶胶-凝胶法制备纳米颗粒的基本原理是:将醇盐或金属的无机盐水解,然后将溶质聚合凝胶化,再将凝胶干燥、焙烧,最后得到纳米粉末。此法制得的产品纯度高,颗粒均匀且细小,过程容易控制,凝胶颗粒自身的烧结温度低,但凝胶颗粒之间烧结性差,干燥时收缩性较大。Nersisyan 等在十二烷基磺酸钠存在的条件下,先将AgNO3 转化为Ag2O中间体,然后分别用水合肼、甲醛、葡萄糖作还原剂还原Ag2O,合成出粒径为20~60nm 的银粒子,并且,在不同的还原剂作用下,所得到的银粒子的尺寸和分布也有所差别。Chen 等用“一锅法”合成了由聚丙烯酰胺稳定的纳米银胶。在无引发剂的条件下,银离子的还原和丙烯酰胺的聚合同时进行。模拟光散射和紫外-可见分析表明所得银胶为纳米银和氧化银的混合粒子。另外,他们还用类似的方法在油酰胺-液体石蜡体系中合成了稳定的单分散银纳米粒子。这表明,改变反应介质可得到组成、粒子尺寸均不同的纳米粒子。因此,利用溶胶-凝胶法通过改变一定的反应条件,可以得到尺寸可控的银纳米粒子。 银/聚合物纳米复合材料 金属/聚合物纳米复合材料的制备技术在当前纳米材料研究中占有极其重要的地位。与通常的聚合物无机填料体系相比,银纳米粒子均匀分散在有机高分子基体中,并不是无机相与有机相的简单加和,而是通过聚合物的每一个分子提供多个连接部位同时与颗粒作用,而非常有效的将其固定,并且还能通过静电、氢键、电荷转移及其它作用来形成各种纳米结构的自组装,对纳米微粒起到很好的保护作用。因此,银纳米复合材料的制备技术与其结构和性能之间存在着密切关系。银/聚合物纳米复合材料大致可分为两种类型:第一种是0-2 型复合材料,即把银纳米粒子分散到二维的薄膜材料中;第二种是0-3 型复合材料,即把银纳米粒子分散到常规的三维固体中。核壳式复合粒子即为此类型,它可以使不同材料的复合

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