(完整版)金属纳米颗粒制备中的还原剂与修饰剂の总结,推荐文档
催化剂中的金属纳米颗粒制备与性能调控

催化剂中的金属纳米颗粒制备与性能调控催化剂是现代化学领域中必不可少的研究对象之一,它们在化学反应过程中起到了至关重要的作用。
特别是金属纳米颗粒作为一种重要的催化剂材料,其制备和性能调控一直备受关注。
本文将就催化剂中金属纳米颗粒的制备方法以及性能调控策略进行探讨。
1. 金属纳米颗粒的制备方法1.1 溶剂热合成法溶剂热合成法是一种常用的金属纳米颗粒制备方法。
在此方法中,我们通常将金属盐溶解于有机溶剂中,并在高温和高压条件下进行反应。
通过控制反应温度、时间和反应物的浓度,可以合成出具有所需尺寸和形貌的金属纳米颗粒。
此外,引入表面活性剂或模板剂也有助于调控纳米颗粒的大小和形态。
1.2 水相法合成水相法合成具有环境友好和可扩展性等优点,因此受到了广泛关注。
该方法中使用水作为反应介质,并添加适当的还原剂和表面活性剂。
通过调控添加剂的浓度和反应条件,可以实现对金属纳米颗粒形态和尺寸的精确控制。
此外,水相法还可以与其他方法结合,如溶胶凝胶法和微乳液法,进一步提高合成金属纳米颗粒的效率和质量。
2. 金属纳米颗粒的性能调控策略2.1 表面修饰金属纳米颗粒的表面修饰是一种常见的性能调控策略。
通过在纳米颗粒表面引入有机分子、金属氧化物或其他功能性基团,可以改变纳米颗粒的电子结构和表面活性,从而影响其催化性能。
例如,通过修饰纳米颗粒表面的配体,可以调节催化剂对反应物的吸附能力和催化活性,实现对反应选择性的调控。
2.2 尺寸和形貌调控纳米颗粒的尺寸和形貌对其催化性能具有重要影响。
通过调控制备方法中的反应条件和添加剂浓度,可以精确控制金属纳米颗粒的尺寸和形貌。
实验证明,较小尺寸的纳米颗粒通常表现出更高的比表面积,从而提高了催化活性。
此外,特定形貌的纳米颗粒还可以增加催化反应的活性位点和表面扩散性能。
2.3 合金化掺杂金属纳米颗粒的合金化掺杂是一种常见的性能调控手段。
通过掺杂其他金属元素,可以改变纳米颗粒的晶格结构和电子结构,从而调节其催化性能。
金属纳米颗粒合成方法和机理的研究

金属纳米颗粒合成方法和机理的研究近年来,金属纳米颗粒因其独特的物理、化学和生物学特性,在许多领域引起了广泛的研究兴趣,包括催化、生物传感、光学、电子学等领域。
合成方法对金属纳米颗粒的形貌、大小、结构和性质有着显著的影响。
为了合成高质量的金属纳米颗粒,需要充分了解各种合成方法的优缺点,以及各种合成方法的机理。
目前,合成金属纳米颗粒的方法主要分为两类:一是物理方法,包括物理气相沉积、激光热蒸发和电弧放电等;二是化学方法,包括还原法、溶胶-凝胶法、微波法、溶剂热法、热分解法等。
此外,还有一些新兴的合成方法,如光化学法、电化学法、生物合成法等。
不同的合成方法都有其独特的优点和限制。
例如,物理法合成的纳米颗粒纯度高、形貌均匀,但是其制备成本较高;而化学法制备的纳米颗粒成本相对较低,但是合成过程中可能会产生有害的副产物,如挥发性有机物。
化学合成法是目前应用最广泛的金属纳米颗粒制备方法。
其中,还原法是最常用的一种方法。
还原法是通过还原剂还原金属离子,从而合成金属纳米颗粒。
还原剂的选择对金属纳米颗粒的形态和尺寸有着重要影响。
常用的还原剂包括氢气、硼氢化钠、甲醇、乙醇等。
在合成过程中,控制还原剂的加入速度和浓度,可以控制纳米颗粒的大小和形貌。
此外,还有一些变种的还原法,如微波辅助还原法、超声波辅助还原法、溶胶-凝胶辅助还原法等。
除了还原法,溶胶-凝胶法也是一种重要的化学合成方法。
溶胶-凝胶法通过气凝胶或溶凝胶的热处理来制备纳米颗粒。
该方法简单易行,且可批量制备。
与其他合成方法相比,溶胶-凝胶法制备的金属纳米颗粒具有较高的结晶度和形貌可控性。
除了合成方法,金属纳米颗粒的机理也是研究的热点之一。
在各种合成方法中,金属离子还原过程和核成长过程被认为是最为关键的两个环节。
对于金属离子还原过程,许多机理模型已被提出。
例如,弛豫电位模型、水热还原机理、金属/还原剂接触模型等。
这些模型能够在一定程度上解释还原剂选择和控制还原速率对金属纳米颗粒形貌的影响。
制备纳米粒子的化学方法

制备纳米粒子的化学方法随着科技的不断发展,纳米技术已经成为了当今社会的一个热门话题。
在这一领域中,制备纳米粒子是最为基础和常见的操作之一。
本文将为大家介绍一些常用的制备纳米粒子的化学方法,以及其原理和应用。
1. 化学还原法化学还原法是制备纳米粒子的一种常见方法。
其原理是通过还原剂将金属离子还原成金属粒子。
其制备步骤如下:首先,将金属离子溶解在溶液中,加入适量的还原剂;其次,加热反应体系,这样可以加快反应速率;最后,洗涤、分离及干燥得到所需的纳米金属粉末。
化学还原法的优点是制备简单、工艺流程短,稳定性好。
另外,该方法适用于大部分金属离子,因此在制备纳米金属粉末时,可根据需求选择不同的金属离子。
2. 氧化物热分解法氧化物热分解法是利用金属氧化物在高温条件下分解生成金属粒子的方法。
通常将金属盐在空气中热处理。
其制备步骤如下:首先,将金属盐加入反应瓶中,调节反应体系的pH值;其次,在制备过程中,将盐加热至一定温度使其分解,气体产物通过冷凝管冷却后得到水,而生成的金属粉末在瓶底沉淀;最后,去除水,将金属粉末用洗涤剂和乙醇洗涤,使其纯化,获得所需的纳米金属粉末。
氧化物热分解法的优点是制备的纳米颗粒单分散性好。
此外,该方法应用与多种金属离子,且不需使用昂贵的还原剂,因此其成本较低。
3. 沉淀法沉淀法是将溶液中的金属阳离子通过定量沉淀生成金属粒子。
其步骤如下:首先将金属盐用水或有机溶剂溶解在溶液中,然后加入络合剂,将金属阳离子络合成配合物;其次,加入氢氧化钠等碱性沉淀剂,使配合物沉淀,生成纳米金属粉末;最后,沉淀后用水洗涤,将金属粉末纯化干燥,得到所需的纳米金属粉末。
沉淀法的优点是制备简单,并且适用于多种金属离子,但沉淀法存在着分散性差的问题,因此其分散效果并不理想。
结论通过本文的介绍,我们不难发现制备纳米粒子是一个较为复杂的过程,需要熟知各种方法的原理和应用。
在制备过程中,我们需要注意各种反应条件的调节,以达到最好的制备效果。
金纳米颗粒的制备及其应用研究

金纳米颗粒的制备及其应用研究金纳米颗粒是指直径在1到100纳米之间的,由金原子构成的微小颗粒。
近年来,金纳米颗粒因其独特的光学、电子性质和生物相容性而被广泛应用于生物医学、光电子学、催化、传感器等领域。
本文将介绍金纳米颗粒的制备方法及其在不同领域的应用研究。
一、金纳米颗粒制备方法目前常用的金纳米颗粒制备方法主要有以下几种:1. 化学还原法化学还原法是最常用的制备金纳米颗粒的方法之一。
该方法独特的优点在于:制备简单、容易控制成品的粒径大小和形态,并且可以大规模生产。
在此方法中,金离子被还原成金原子,并沉淀下来形成纳米颗粒。
2. 光化学还原法光化学还原法是在化学还原法基础上发展起来的一种新型制备方法。
该方法利用紫外线或可见光照射还原剂和金盐溶液,产生高能电子从而使金盐还原为金纳米颗粒。
3. 电化学还原法电化学还原法是一种简单易行的制备方法,它是利用电化学原理将金盐还原为金纳米颗粒。
该方法不仅制备简单,而且容易控制粒径,可以用来制备各种形状的纳米颗粒。
二、金纳米颗粒的应用研究1. 生物医学金纳米颗粒在生物医学中的应用研究已经受到广泛关注。
由于金颗粒具有优异的生物相容性和低毒性,因此具备良好的生物安全性。
具有机械稳定性、光学特性和化学反应活性等优点使其被广泛应用于生物医学。
2. 光电子学作为一种新型光学材料,金纳米颗粒在光电子学领域的应用也越来越广泛。
金纳米颗粒通过显著的电磁增强效应(局部表面等离激元共振)以及表面等离子共振等现象,使其成为一种独特的光谱信号增强剂,广泛应用于表面增强拉曼光谱(SERS)、局部表面等离激元共振(LSPR)和单分子荧光(SIF)等领域。
3. 催化金纳米颗粒的催化性质被广泛应用于有机反应和氧化还原反应等领域。
金纳米颗粒表面具有出色的催化活性,并且具有高度的选择性。
因此,金纳米颗粒被广泛应用于制药和化学生产等领域。
4. 传感器金纳米颗粒在传感器领域的应用也受到了广泛关注。
通过对金纳米颗粒表面修饰,不仅可以提高化学或生物传感器的灵敏性和选择性,而且还可以实现新型功能的创造,如光学、电学、磁学等。
催化剂中的金属纳米颗粒制备与性能调控研究

催化剂中的金属纳米颗粒制备与性能调控研究催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质,而催化剂中的金属纳米颗粒则是在催化剂表面存在的微小颗粒,其制备与性能调控一直是催化领域的研究热点。
本文将对金属纳米颗粒的制备方法和性能调控策略进行详细的探讨。
一、金属纳米颗粒的制备方法1. 溶液法制备溶液法是最常用的金属纳米颗粒制备方法之一。
其步骤包括金属前体溶解、还原剂作用以及沉淀析出等过程。
通过调控溶液中金属前体的浓度、溶剂性质和反应温度等参数,可以精确控制纳米颗粒的尺寸和形貌。
2. 热分解法制备热分解法是一种较为简单直观的纳米颗粒制备方法。
通过将金属前体添加至高沸点溶剂中,在高温条件下进行热解反应,金属前体逐渐分解生成金属纳米颗粒。
该方法制备的纳米颗粒尺寸可在一定范围内控制,但形貌较难调控。
3. 水热合成法制备水热合成法是将金属盐溶解在水中,在高温高压的水热条件下,通过溶解、析出、晶化等过程制备金属纳米颗粒。
该方法制备的纳米颗粒具有较好的分散性和形貌可控性。
二、金属纳米颗粒的性能调控策略1. 尺寸调控金属纳米颗粒的尺寸对其物理化学性质具有显著影响。
通过控制制备方法中金属前体的浓度、溶剂的性质和反应温度等参数,可以调控金属纳米颗粒的尺寸分布和平均尺寸。
2. 形貌调控金属纳米颗粒的形貌对其表面活性和催化性能具有重要影响。
通过添加表面活性剂或使用模板剂等方法,可以实现对金属纳米颗粒形貌的精确调控。
例如,使用阴离子表面活性剂可以制备出具有不同形状的金属纳米颗粒,如球形、棒状、片状等。
3. 表面修饰金属纳米颗粒的表面修饰是一种有效的性能调控策略。
通过在金属纳米颗粒表面修饰一层空气稳定的有机分子或无机包覆层,可以改变其表面电子结构和催化性能。
例如,在金属纳米颗粒表面修饰一层二氧化硅包覆层,可以增强其催化活性和稳定性。
4. 掺杂调控金属纳米颗粒的性能可以通过掺杂其他金属或非金属元素来进行调控。
掺杂元素可以改变金属纳米颗粒的晶格结构和电子状态,从而调控其催化性能。
金属纳米粒子的制备和表面修饰

金属纳米粒子的制备和表面修饰金属纳米粒子(Metal Nanoparticles)在当今的材料科学和纳米科技领域中发挥着重要的作用。
其广泛应用于催化、能源转换、传感、生物医学和信息存储等诸多领域。
然而,由于金属纳米粒子具有的高热稳定性和高活性表面,其制备和表面修饰一直是制约其应用的瓶颈问题。
随着科学技术的不断发展,越来越多的方法被用来制备金属纳米粒子,并对其表面进行修饰,从而拓宽了其在各个领域的应用。
一、制备金属纳米粒子的方法1. 化学还原法化学还原法是一种通过还原剂还原金属离子生成金属纳米粒子的方法。
该方法较为简单且易于操作,适用于大规模生产。
例如,将银离子与还原剂还原反应即可制备出纳米银粒子(Ag NPs),并且将还原后的纳米银粒子进行表面修饰,可用于制备抗菌材料。
2. 水相热合成法水相热合成法是通过热合成反应制备金属纳米粒子的方法。
其优点在于反应环境比较温和,不需要有机溶剂,得到的金属纳米粒子比较纯净。
例如,在水相中用高温链霉菌色素B作还原剂,可制备较小、高质量的金纳米粒子(Au NPs)。
3. 模板法模板法是通过在孔道、介孔或纤维上加沉积金属原子或离子,然后通过加热或化学还原成纳米颗粒的方法。
该方法可制备形貌和尺寸均一的金属纳米粒子。
例如,氧化铁纳米颗粒可以被用作硝酸银的模板来制备银纳米粒子,并用真空热蒸发沉积的方法得到球形金纳米粒子。
二、金属纳米粒子的表面修饰由于金属纳米粒子表面的高度活性,其表面修饰不仅能够提高其药物载体的稳定性和生物相容性,还能改善其化学和物理特性,为其应用于生物医学和环境治理等领域提供基础。
金属纳米粒子的表面修饰包括化学修饰、物理修饰和生物修饰等方法。
1. 化学修饰化学修饰是通过化学反应的方法,在纳米粒子表面引入化学官能团、胶束或聚合物等,可以改变纳米粒子的生物相容性、分散性和稳定性。
例如,表面修饰成羟基磷灰石,可用作骨质再生的植入材料。
2. 物理修饰物理修饰是通过改变金属纳米粒子的形貌和大小等表面特征,改变其表面性质。
纳米粒子制备与应用的基础知识
纳米粒子制备与应用的基础知识纳米技术的发展在科学、医学、材料学等多个领域都取得了显著的成果,其中纳米粒子制备与应用成为了研究的热点之一。
本文将介绍纳米粒子的制备方法、表征手段以及在各领域的应用。
一、纳米粒子制备方法1. 化学还原法:化学还原法是制备金属纳米粒子最常用的方法之一。
它通过还原剂还原金属离子,使其形成纳米尺寸的金属颗粒。
常见的化学还原法包括溶胶-凝胶法、水热法、氢气还原法等。
2. 溶剂沉淀法:溶剂沉淀法是通过在溶液中添加沉淀剂,使溶液中的金属离子形成固体沉淀,从而得到纳米粒子。
该方法制备的纳米粒子尺寸分布较窄。
3. 激光溅射法:激光溅射法通过激光照射固体靶材,使其表面的原子或分子被剥离并凝聚为纳米粒子。
激光溅射法可以制备出形状和尺寸可控的纳米粒子。
4. 磁控溅射法:磁控溅射法是通过在真空条件下,利用磁控溅射装置将靶材溅射成纳米粒子。
该方法制备的纳米粒子具有较高的纯度和均一性。
二、纳米粒子的表征手段1. 扫描电子显微镜 (SEM):SEM可以用来观察纳米粒子的形貌和粒径分布。
通过扫描电子束扫描样品表面,然后对样品上产生的二次电子、反射电子等进行检测和分析,可以获得高分辨率的纳米粒子形貌信息。
2. 透射电子显微镜 (TEM):TEM是观察纳米粒子的重要手段之一,可以直接观察原子尺度的纳米颗粒。
TEM使用电子束穿透样品,形成的透射电子投影可被检测和分析,从而获得纳米粒子的形貌、尺寸等详细信息。
3. X射线衍射 (XRD):XRD用于分析纳米粒子的晶体结构和晶格参数。
通过照射样品表面的X射线,测量其衍射图案,可以得到纳米粒子的晶体学信息,如晶格常数、晶面间距等。
4. 紫外-可见吸收光谱 (UV-Vis):UV-Vis可以用来表征纳米粒子的吸收特性。
纳米粒子由于尺寸效应会产生表面等离激元共振现象,导致吸收光谱出现峰位和强度的变化,通过UV-Vis可以观察到纳米粒子的吸收特征。
三、纳米粒子在各领域的应用1. 生物医学领域:纳米粒子在生物医学领域具有广泛的应用前景。
贵金属纳米颗粒的制备与应用
贵金属纳米颗粒的制备与应用近年来,贵金属纳米颗粒在化学、物理、生物学等领域得到了广泛的关注和研究。
其特殊的光电学、磁电学、电学性质和催化活性,为其在催化、生物医学、传感、信息处理等领域的应用提供了巨大的潜力。
本文旨在介绍贵金属纳米颗粒的制备方法和应用领域。
一、贵金属纳米颗粒的制备方法金(Au)、银(Ag)和铂(Pt)等贵金属纳米颗粒是目前研究最为广泛的贵金属材料。
它们的制备方法包括化学还原法、光化学法、电化学法和热分解法等。
1. 化学还原法化学还原法是制备贵金属纳米颗粒的传统方法,其原理是通过还原剂还原贵金属离子为金属纳米颗粒。
该方法操作简便,成本低廉,制备出的纳米颗粒分散性好,但在还原剂的选择上需要考虑副反应的影响。
2. 光化学法光化学法是将纳米材料化合物光还原成原子集群或纳米颗粒的方法。
该方法更适合制备银、铂等纳米材料,其优点是操作简单、操作时需要的化学药品少;但是,其基础理论和操作过程比较复杂,需要对光源的选择、光化学反应动力学和热力学等方面有深刻理解。
3. 电化学法电化学法是指在不同电势下,通过电极反应将金、银、铂等贵金属还原为纳米颗粒的方法。
在该方法中,反应液中的金属离子与电极上生成的活性质子/电子配对,这些配对经过再反应便可生成纳米颗粒。
电化学法制备出的纳米颗粒形状多样,但还需要研究其纳米颗粒的尺度分布、自组装形态等方面。
4. 热分解法热分解法是通过将有机溶剂中的金属化合物在高温下分解得到金属纳米颗粒。
该方法操作简单,可制备大批量的纳米颗粒,但需要考虑化合物的选择和热分解的温度等因素,同时过高的热分解温度会导致纳米颗粒聚缩成多面体或更大尺寸的聚集体。
二、贵金属纳米颗粒的应用领域1. 催化领域贵金属纳米颗粒在化学反应催化领域得到了广泛的应用,主要用于有机氧化、还原和烷基化反应等催化反应中。
贵金属纳米颗粒的催化活性与其表面等因素有关,如纳米颗粒的粒径、晶面结构和表面修饰化学基团等。
2. 生物医学领域贵金属纳米颗粒在生物医学领域被广泛应用于诊断和治疗。
金属纳米颗粒制备中的还原剂与修饰剂
金属纳米颗粒由于其独特的光学 、 电学 、 化学性质以及各种潜 在 的 应 用 价 值 , 受到不少研究人
员的广泛关注 。 实现金属纳米粒子尺寸 、 形貌可控 , 改善粒子分散性和稳定性 , 提高产率及纯度已成为具有 挑战性的研究课题 , 不断发展和完善金属纳米粒子的合成方法则显得尤为重要 。 本 文 总 结 了 目 前 制 备 金 属 电化学还原法 、 辐射还原法等 , 分类介绍了化学试剂还原法中常 纳米材料的几种化学方法 : 化学试剂还原法 、 用的无机 、 有机还原剂 , 以及含氮 、 磷、 羧基 、 巯基小分子有机化合物和高分子聚 合 物 等 修 饰 剂 并 重 点 总 结 了 其还原和修饰机理 。 关键词 金属纳米颗粒 还原剂 修饰剂 文献标识码 : A 281X ( 2010 ) 04058013 文章编号 : 1005中图分类号 : O611. 4 ; O614. 12
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H O P O 幑帯幐 H O P O H ( 12 )
Surfactants Polymers Cyclodextrin and its derivatives Conclusion
元羟基类化合物既可以作金属化合物的溶剂也可以 作还原剂, 而且通过控制反应条件, 可以制备出多种 形貌的金属纳米材料 。 此外, 柠檬酸钠 、 抗坏血酸在 还原金属离子的同时还可以直接用作保护剂 。 在这 里, 我们把常见化学 还 原 剂 分 为 无 机 类 还 原 试 剂 和 有机类还原试剂 。 2. 1. 1 2. 1. 1. 1 无机类还原试剂 硼氢化物
Reducing Agents and Capping Agents in the Preparation of Metal Nanoparticles
金纳米的合成及应用
金纳米的合成及应用金纳米是指尺寸在纳米尺度范围内的金微粒,一般指直径小于100纳米的金颗粒。
金纳米具有较大的比表面积和独特的物理、化学性质,使其在许多领域具有重要的应用价值。
金纳米的合成方法分为化学还原法、生物还原法、物理方法等多种方式。
下面将分别介绍金纳米的合成方法和应用。
一、金纳米的合成方法:1. 化学还原法:化学还原法是制备金纳米最常用的方法之一。
通过还原金盐溶液中金离子,可得到金纳米颗粒。
常见的还原剂有氢气、还原糖、硼氢化钠等。
该方法操作简单、成本低廉,可以控制金纳米颗粒的尺寸和形貌。
然而,化学还原法合成的金纳米往往需要使用有毒的还原剂,且合成过程中产生的废液处理不易。
2. 生物还原法:生物还原法利用微生物、植物或其代谢物来还原金离子,制备金纳米。
这种方法具有环境友好、生物可降解等优点。
目前,微生物合成金纳米的方法较为成熟,可以利用细菌菌株、酵母菌等微生物来合成金纳米。
植物合成金纳米的方法则包括提取植物组织中的金还原酶或利用植物提取物还原金离子。
3. 物理方法:物理方法包括热蒸发法、溅射法、溶液凝结法等。
例如,热蒸发法通过将金属蒸发到惰性气体或真空中,形成金膜,再利用物理方法将金膜剥离成纳米粒子。
这种方法合成的金纳米具有较高的结晶度和尺寸均一性。
二、金纳米的应用领域:1. 生物医学应用:金纳米在生物医学领域具有广泛的应用前景。
金纳米可以用作生物传感器,通过与生物分子的相互作用来检测疾病标志物。
此外,金纳米还可以用于癌症治疗方面,利用其在近红外光区域的表面等离子体共振效应,实现光热疗法,对肿瘤进行精确治疗。
2. 光学应用:金纳米具有表面等离子体共振效应,可以吸收和散射光线。
因此,在光学领域有着广泛的应用。
例如,金纳米可以用于增强拉曼散射光谱的灵敏度,用于检测微量物质。
此外,金纳米还可以用于光学透射电子显微镜(OTEM)等像超分辨显微技术,实现纳米尺度的成像。
3. 催化应用:金纳米具有优异的催化性能,可以用于催化反应。
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《金属纳米颗粒制备中的还原剂与修饰剂》总结
一:金属纳米材料具有表面效应(比表面积大,表面原子多,表面原子可与其他原子结合稳定下来,使材料化学活性提高。
)和量子尺寸效应,因而有不同于体相材料的光学、电磁学、化学特性。
目前制备方法为液相合成(操作简便、成本低、产量高、颗粒单分散性好)。
——以金属盐或金属化合物为原料将其还原得到金属原子后聚集成金属纳米粒子。
而金属纳米粒子比表面积大、物化活性高、易氧化、易团聚,所以需要引入修饰剂来控制形貌、稳定或分散纳米颗粒。
液相还原法按照溶剂不同可分为有机溶剂合成法(结晶性好、单分散性好、形貌易控、不能直接用于生物体系、环境不友好)和水溶液合成法(水溶性、制备方法简单环保、成本低、颗粒大小不均一)。
按照还原手段不同可分为化学试剂还原法、辐射还原法、电化学还原法。
二:化学试剂还原法中常用的还原剂及其还原机理
还原能力不同:1)强还原剂(硼氢化物、水合肼、氢气、四丁基硼氢化物),还原能力强、反应速率快、纳米颗粒多为球形或类球形、尺寸小。
2)弱还原剂(柠檬酸钠、酒石酸钾、胺类化合物、葡萄糖、抗坏血酸、次亚磷酸钠、亚磷酸钠、醇类化合物、醛类化合物、双氧水、DMF),反应体系一般需要加热。
例如多元羟基类化合物可做溶剂和还原剂,通过控制反应条件可制备多种形貌的材料。
柠檬酸钠、抗坏血酸做还原剂的同时可做保护剂。
(一)无机类还原剂
1,硼氢化物(硼氢化钠钾、硼氢化四丁基铵TBAB),硼氢化钠化学性质活波与水反应放出
氢气,与金属盐反应时所需浓度低。
2,氢化铝锂,还原性极强,应用不及硼氢化钠。
3,水合肼N2H4·H2O,应用广泛。
在碱性介质中为强还原剂。
4,双氧水。
5,有机金属化合物,二茂铁还原制备银纳米线。
6,氢气,(可以合成相当稳定无保护的可进一步修饰的银纳米颗粒。
),控制反应时间可以得到相当大尺寸跨度的纳米颗粒,进一步处理如过滤离心可以得到尺寸分布窄的颗粒。
7,次亚磷酸盐,弱还原剂,因为容易与氧气反应所以一般用3-4倍。
酸性条件下反应速度加快,认为酸性条件下利于次亚磷酸像活泼型转变。
8,无机格利雅试剂,改变格利雅试剂的种类、MCln的组成、合成条件可得到不同比例的双
金属合金纳米晶。
(二)有机类还原剂
1,柠檬酸钠,合成中可同时做稳定剂,原料易得、易操作、需要控制好反应温度及时间。
2,酒石酸钾。
3,胺类化合物(氨基酸、聚合物),可做还原剂和稳定剂。
胺类化合物失电子被氧化成阳离子自由基金属阳离子得电子被还原成核长大。
提出银纳米颗粒的形成过程中会生成亚胺和腈
的反应机理。
4,酰胺类,DMF可还原硝酸银制备银纳米颗粒,甲酰胺在室温下可自发还原银盐(可以PVP 聚乙烯吡咯烷酮为稳定剂),高分子单体丙烯酰胺及其聚合物既可以作为还原剂也可以作为修饰剂(银还原的过程中丙烯酰胺可以聚合,聚合物可包覆纳米粒子使其稳定)。
5,抗坏血酸,过量的抗坏血酸可做稳定剂,在铜纳米颗粒的制备过程中,过量抗坏血酸可防止铜纳米颗粒氧化。
6,醛类化合物,银镜反应主要还原银离子,加入适当的稳定剂如溴化十六碳烷基三甲铵HTAB 可制备金属纳米颗粒。
葡萄糖也可以进行此种还原。
7,醇类化合物(乙醇、乙二醇、含羟基的醇或酚)既做溶剂又做还原剂。
(三)金属纳米颗粒的常用修饰剂及其作用机制
修饰剂(稳定剂、包覆剂)可以更好地控制粒子大小、尺寸分布、形貌、溶解性、稳定性。
有硫醇、胺类、膦、各种聚合物、表面活性剂、天然大分子(壳聚糖、DNA分子蛋白质)、无机类聚合物(由硅酸酯或钛酸酯的醇解和缩聚产生的SiO2、TiO2)
修饰剂作用机制:配位键(向金属原子提供电子对形成共价键)、离子键(静电吸引钝化金属颗粒表面的活波原子)、空间效应(聚合物、非离子型表面活性剂、硅胶,包覆纳米颗粒)1,硫醇及含硫衍生物,机理是硫醇盐官能团向金属提供电子形成化学吸附作用(其稳定的纳米颗粒在如环己烷、甲苯等非极性、弱极性溶剂中稳定)
2,羧酸及其衍生物,长链的不饱和羧酸对控制颗粒尺寸和表面性质效果较好(烷基羧酸盐稳定的银纳米颗粒由银原子和羧酸银组成,通过氧化还原滴定、循环伏安、热分析可确定银和羧酸银的比例,当羧酸链越长,银原子比例越大),油酸和油胺可同时用作稳定剂来制备金属纳米颗粒。
3,胺类及酰胺类衍生物,与金属表面之间的相互作用是电中性的,以弱的共价键相连。
胺类化合物包覆的金属纳米颗粒具有动力学稳定性。
4,有机膦(三辛基膦、三苯基膦),P配位的稳定剂可作为半导体纳米颗粒和金属纳米颗粒的合成的稳定剂。
有机
膦稳定的金原子簇通常尺寸小尺寸分布窄,但是在稀溶液中以及温度升高时不稳定,利用这种不稳定性通过配体交换可以制备其他配体包覆稳定的金属纳米颗粒。
5,表面活性剂,用于微乳液反应体系(在微小液滴空间里的反应最终包覆金属纳米粒子。
),合成的纳米粒子稳定且单分散性好,AOT(双(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠)常用,浓度越大颗粒越大,但是纳米颗粒会缓慢团聚。
乙醇中含有氧化乙烯基团的非离子型表面活性剂(油醇聚氧乙烯醚,硬脂醇聚氧乙烯醚,油醇聚十氧乙烯基醚)既可做还原剂又可通过空间效应稳定金属纳米颗粒。
6,聚合物,通过影响纳米颗粒的成核、生长进而实现对颗粒尺寸形貌和性质的调控(离子型聚合电解质(如聚二甲基二烯丙基氯化铵PDADMAC等)、非离子型聚合物(如聚乙烯吡咯烷酮PVP等)、嵌段、接枝、交替以及无规型的共聚物),离子型聚合电解质(空间稳定、静电稳定),非离子型聚合物(空间效应)、含功能团的聚合物(空间效应和静电效应、配位键和)。
7,环糊精及其衍生物,环糊精可形成包含配合物。