采用异烟肼室温制备纳米银溶胶的方法

采用异烟肼室温制备纳米银溶胶的方法
【专利摘要】本发明公开了一种采用异烟肼室温制备纳米银溶胶的方法。以硝酸银为银源，采用异烟肼兼作络合剂和还原剂，水溶性表面活性剂为保护剂，在常温下制备得平均粒径在100nm以内的纳米银溶胶，室温下放置30天后，颗粒粒度没有明显变化。本发明不仅可以实现常温常压操作，对环境绿色环保，工艺过程简单，还可以得到银浓度范围较广，颗粒粒径可控，分散性良好的纳米银溶胶。所采用的异烟肼在作为还原剂的同时，还能起到络合作用，可以有效地控制颗粒的粒径，提高溶胶的稳定性。
【专利说明】采用异烟肼室温制备纳米银溶胶的方法

【技术领域】
[0001] 本发明公开了一种采用异烟肼室温制备纳米银溶胶的方法。具体涉及一种采用异 烟肼兼作络合剂和还原剂，在室温下简便制备水相纳米银溶胶的技术，属于金属纳米功能 材料制备【技术领域】。

【背景技术】
[0002] 作为一种贵金属材料，银具有良好的延展性、抑菌性、导电性和传热性等显著特 点，现已在导体材料、电子器件以及环境保护等多个领域得到广泛应用。当银颗粒的尺寸降 为纳米量级时，由于较大的比表面积和小尺寸效应，与体材料相比，具有特殊的导电、抑菌 以及催化性能，在生物医学、电子信息、工程材料、涂料、光电、催化等领域均有广阔的应用 前景。
[0003] 近年来，有关纳米银溶胶制备方法的报道很多，从目前已公开的专利和文献来看， 虽然配合各种还原剂（如：水合肼、硼氢化物、柠檬酸钠、葡萄糖和氢气等）制备纳米银溶胶 的方法为数不少，但大都无法同时满足绿色环保、节能减耗、工艺简单、银含量较大、稳定性 良好等工业化生产以及实际应用的要求。如：专利【CN 1759962A】公开了一种纳米银溶胶的 制备方法，该方法以反相微乳液为模板制备得分散均匀的纳米银溶胶，其在实验过程中采 用有机物作溶剂，毒性大、对环境污染严重。文献（材料导报，2010, 24,16)报道了一种采用 水热法制备球形纳米银的技术，该方法在水相中进行，虽然可以避免或减小对环境的污染， 但是由于选用还原性较弱的葡萄糖作为还原剂，为了保证反应完全，实验需要在140°C密封 加热的条件下进行，从而加大了设备的投入以及能源的消耗。专利【CN 101731272A】公开了 一种抗菌纳米银溶胶的制备方法，采用还原性较强的硼氢化钠作还原剂，虽然可以实现在 无需加热的条件下，制备得到水相纳米银溶胶。但是在操作过程中，为了控制还原速度，不 仅需要借助冰水浴来辅助保持低温反应，还需要通过流量控制设备维持缓慢的加料速度， 从而控制颗粒的粒径在纳米尺度范围内。这种方法不仅增加了工艺的复杂性，同时还加长 了反应的时间。专利【CN102513544A】公开了一种制备纳米银溶胶的方法，该方法以聚二烯 丙基二甲基胺盐酸盐为分散剂，硼氢化钠为还原剂，实现了在室温条件下制备纳米银溶胶 的技术。但是通过该技术制备得到的银溶胶银含量小于〇. 001m〇l/L，难以满足实际应用的 要求。


【发明内容】

[0004] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种简单易行的水相纳米银溶胶制 备方法。本发明中提出的技术方案不仅可以实现常温常压操作，对环境绿色环保，工艺过程 简单，还可以得到银浓度范围较广，颗粒粒径可控，分散性良好的纳米银溶胶。所采用的异 烟肼在作为还原剂的同时，还能起到络合作用，可以有效地控制颗粒的粒径，提高溶胶的稳 定性。所采用的液相还原法以其理论体系完备、工艺条件成熟、易操控、对设备要求低等显 著优点而被广泛应用。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006] 以硝酸银为银源，采用异烟肼兼作络合剂和还原剂，水溶性表面活性剂为保护剂， 在常温下制备得平均粒径在lOOnm以内的纳米银溶胶。
[0007] 具体步骤如下：
[0008] (1)在室温下，将异烟肼溶解于去离子水中，配制得到溶液A ;将保护剂溶解于去 离子水中，配制得到溶液B ;将硝酸银固体溶解于去离子水中，配制得到溶液C ;
[0009] (2)在搅拌的条件下，先将溶液A和溶液B混合，然后将溶液C逐滴加入溶液A和 B的混合液中，滴加完毕后，保持室温反应0. 5?6h，得到颗粒平均粒径小于lOOnm的纳米 银溶胶。
[0010] 本发明中所选用的保护剂为聚乙烯醇（Poly (vinyl alcohol)，PVA)、聚乙二醇 (Poly (ethylene glycol)，PEG)、聚乙烯批咯烧酮（Polyvinyl pyrrolidone，PVP)等水溶性 表面活性剂。
[0011] 所述的硝酸银在体系中的浓度为〇· 001?〇· lmol/L。
[0012] 所述的保护剂在体系中的质量浓度为0. 01?10%。
[0013] 异烟肼与硝酸银的摩尔比为0· 25?4。
[0014] 本发明提供的一种采用异烟肼室温制备水相纳米银溶胶的方法，以硝酸银为银 源，采用异烟肼兼作络合剂和还原剂，水溶性表面活性剂为保护剂，在常温下制备得粒径在 lOOnm以内，粒径可控，稳定性好的纳米银溶胶。通过调节保护剂浓度、硝酸银浓度、异烟肼 和硝酸银的摩尔比，可实现纳米银溶胶粒径的控制。
[0015] 本发明的优点是：
[0016] (1)本方法在水相中进行，绿色环保，环境友好；
[0017] (2)本方法为常温常压操作，仅用普通玻璃反应器即可满足反应条件，无需流量控 制、高温高压或低温冷却等额外辅助设备，操作条件温和，设备简单，有利于工业化生产；
[0018] (3)采用异烟肼兼作络合剂和还原剂，有助于调控颗粒的粒径，提高溶胶的稳定 性；
[0019] (4)所得纳米银溶胶中，银的浓度范围较广，颗粒粒径可控，分散性良好，颗粒的平 均粒径小于l〇〇nm，室温下放置30天后，颗粒粒度没有明显变化。

【专利附图】

【附图说明】
[0020] 图1为实施例1的纳米银颗粒的透射电镜照片。
[0021] 图2为实施例2的纳米银颗粒的透射电镜照片。
[0022] 图3为实施例3的纳米银颗粒的透射电镜照片。
[0023] 图4为实施例4的纳米银颗粒的透射电镜照片。
[0024] 图5为实施例5的纳米银颗粒的透射电镜照片。
[0025] 图6为实施例6的纳米银溶胶的紫外一可见光谱图。

【具体实施方式】
[0026] 以下结合实施例，对本发明的技术和特点做进一步的说明，而不是限制本发明的 范围。
[0027] 实施例1
[0028] (1)在室温下，将0. 68g异烟肼置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，将0. 05g PVP-K30溶解于8. 5mL去离子水中，配制得到溶液B， 将0. 85g硝酸银置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配制得到0. 10mol/L的溶 液C ;
[0029] (2)在搅拌的条件下，先将0. 50mL溶液A加入溶液B中得到两者的混合液，然后利 用移液器将1. 〇〇mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在该体系中保护剂PVP-K30 的含量为〇. 5wt %，异烟肼与硝酸银的摩尔比为0. 5)，继续保持室温反应1. 5h后，得到银浓 度为0. 01m〇l/L的黄棕色纳米银溶胶，其透射电镜结果如图1所示，颗粒的平均粒径约为 30nm〇
[0030] 实施例2
[0031] (1)在室温下，将0. 68g异烟肼置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，将0. 50g PVP-K30溶解于4. OmL去离子水中，配制得到溶液B， 将8. 49g硝酸银置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配制得到1. 00mol/L的溶 液C ;
[0032] (2)在搅拌的条件下，先将5. 00mL溶液A加入溶液B中得到两者的混合液，然后利 用移液器将1. 〇〇mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在该体系中保护剂PVP-K30 的含量为5. Owt %，异烟肼与硝酸银的摩尔比为0. 5)，继续保持室温反应6h后，得到银浓 度为0. 10m〇l/L的红褐色纳米银溶胶，其透射电镜结果如图2所示，颗粒的平均粒径约为 10nm〇
[0033] 实施例3
[0034] (1)在室温下，将0. 68g异烟肼置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，将0. 50g PVP-K30溶解于7. OmL去离子水中，配制得到溶液B， 将8. 49g硝酸银置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配制得到1. 00mol/L的溶 液C ;
[0035] (2)在搅拌的条件下，先将2. 50mL溶液A加入溶液B中得到两者的混合液，然后利 用移液器将〇. 50mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在该体系中保护剂PVP-K30 的含量为5. Owt %，异烟肼与硝酸银的摩尔比为0. 5)，继续保持室温反应4h后，得到银浓 度为0. 05mol/L的红褐色纳米银溶胶，其透射电镜结果如图3所示，颗粒的平均粒径约为 15nm〇
[0036] 实施例4
[0037] (1)在室温下，将0. 68g异烟肼置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，将0. 01g PVP-K30溶解于8. 5mL去离子水中，配制得到溶液B， 将0. 85g硝酸银置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配制得到0. 10mol/L的溶 液C ;
[0038] (2)在搅拌的条件下，先将0. 50mL溶液A加入溶液B中得到两者的混合液，然后利 用移液器将1. 〇〇mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在该体系中保护剂PVP-K30 的含量为〇. lwt %，异烟肼与硝酸银的摩尔比为0. 5)，继续保持室温反应1. 5h后，得到银浓 度为0. 01m〇l/L的黄棕色纳米银溶胶，其透射电镜结果如图4所示，颗粒的平均粒径约为 40nm〇
[0039] 实施例5
[0040] (1)在室温下，将0. 68g异烟肼置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，将0. 2g PVA溶解于10. OmL的去离子水中，配置得到溶液B，将 〇. 85g硝酸银置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配制得到0. 10m〇l/L的溶液 C ；
[0041] (2)在搅拌的条件下，将0. 50mL溶液A和3. OmL溶液B混合，并用去离子水稀释 至9. OmL，然后利用移液器将1. 00mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在该体系 中保护剂PVA的含量为0. 6wt %，异烟肼与硝酸银的摩尔比为0. 5)，继续保持室温反应1. Oh 后，得到银浓度为0. 01m〇l/L的灰色纳米银溶胶，其透射电镜结果如图5所示，颗粒的平均 粒径约为60nm。
[0042] 实施例6
[0043] (1)在室温下，将0. 68g异烟肼置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，将0. 01g PVP-K30溶解于48. 5mL去离子水中，配制得到溶液B， 将0. 85g硝酸银置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配制得到0. 10mol/L的溶 液C ;
[0044] (2)在搅拌的条件下，先将0. 50mL溶液A加入溶液B中得到两者的混合液，然后利 用移液器将1. 〇〇mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在该体系中保护剂PVP-K30 的含量为〇. 〇2wt %，异烟肼与硝酸银的摩尔比为0. 5)，继续保持室温反应1. 5h后，得到银 浓度为〇. 〇〇2mol/L的黄色纳米银溶胶，其紫外--可见光谱图结果如图6所示，溶胶的紫 外最大吸收波长为419nm。
[0045] 实施例7
[0046] (1)在室温下，将0. 68g异烟肼置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，将0. 2g PVA溶解于10. OmL的去离子水中，配置得到溶液B，将 〇. 85g硝酸银置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配制得到0. 10m〇l/L的溶液 C ；
[0047] (2)在搅拌的条件下，将0. 10mL溶液A和1. OmL溶液B混合，并用去离子水稀释 至9. 8mL，然后利用移液器将0. 20mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在该体系 中保护剂PVA的含量为0. 2wt%，异烟肼与硝酸银的摩尔比为0. 5)，继续保持室温反应0. 5h 后，得到银浓度为0. 002mol/L的灰色纳米银溶胶。
[0048] 实施例8
[0049] (1)在室温下，将0. 68g异烟肼置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，将0. 05g PVP-K30溶解于5. OmL去离子水中，配制得到溶液B， 将0. 85g硝酸银置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配制得到0. 10mol/L的溶 液C ;
[0050] (2)在搅拌的条件下，先将4. 00mL溶液A加入溶液B中得到两者的混合液，然后利 用移液器将1. 〇〇mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在该体系中保护剂PVP-K30 的含量为〇. 5wt %，异烟肼与硝酸银的摩尔比为4)，继续保持室温反应1. 5h后，得到银浓度 为0. 01m〇l/L的灰色纳米银溶胶。
[0051] 实施例9
[0052] (1)在室温下，将0. 68g异烟肼置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，将0. 05g PVP-K30溶解于8. 8mL去离子水中，配制得到溶液B， 将0. 85g硝酸银置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配制得到0. 10mol/L的溶 液C ;
[0053] (2)在搅拌的条件下，先将0. 25mL溶液A加入溶液B中得到两者的混合液，然后利 用移液器将1. 〇〇mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在该体系中保护剂PVP-K30 的含量为〇. 5wt %，异烟肼与硝酸银的摩尔比为0. 25)，继续保持室温反应1. 5h后，得到银 浓度为〇. 01m〇l/L的黄棕色纳米银溶胶。
[0054] 实施例10
[0055] (1)在室温下，将0. 68g异烟肼置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，将0. 40g PEG2000溶解于8. 5mL去离子水中，配制得到溶液B， 将0. 85g硝酸银置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配制得到0. 10mol/L的溶 液C ;
[0056] (2)在搅拌的条件下，先将0. 50mL溶液A加入溶液B中得到两者的混合液，然后利 用移液器将1. 〇〇mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在该体系中保护剂PEG2000 的含量为4wt %，异烟肼与硝酸银的摩尔比为0. 5)，继续保持室温反应1. 5h后，得到银浓度 为0. 01m〇l/L的黄棕色纳米银溶胶。
[0057] 实施例11
[0058] (1)在室温下，将0. 68g异烟肼置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配 制得到0. 10m〇l/L的溶液A，将1. 0g PVP-K30溶解于4. OmL去离子水中，配制得到溶液B， 将8. 49g硝酸银置于50mL的容量瓶中，加入去离子水充分溶解，配制得到1. 00mol/L的溶 液C ;
[0059] (2)在搅拌的条件下，先将5. 00mL溶液A加入溶液B中得到两者的混合液，然后利 用移液器将1. 〇〇mL溶液C逐滴加入至溶液A和B的混合液中（在该体系中保护剂PVP-K30 的含量为l〇wt %，异烟肼与硝酸银的摩尔比为0. 5)，继续保持室温反应6h后，得到银浓度 为0· 10m〇l/L的红褐色纳米银溶胶。
【权利要求】
1. 采用异烟肼室温制备水相纳米银溶胶的方法，其特征是以硝酸银为银源，采用异烟 肼兼作络合剂和还原剂，水溶性表面活性剂为保护剂，在常温下制备得平均粒径在lOOnm 以内的纳米银溶胶。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征是具体步骤如下： (1) 在室温下，将异烟肼溶解于去离子水中，配制得到溶液A ;将保护剂溶解于去离子 水中，配制得到溶液B ;将硝酸银固体溶解于去离子水中，配制得到溶液C ; (2) 在搅拌的条件下，先将溶液A和溶液B混合，然后将溶液C逐滴加入溶液A和B的 混合液中，滴加完毕后，保持室温反应〇. 5?6h，得到颗粒平均粒径小于lOOnm的纳米银溶 胶。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征是所述的保护剂为聚乙烯醇、聚乙二醇或聚乙烯 吡咯烷酮的水溶性表面活性剂。
4. 如权利要求2所述的方法，其特征是所述的硝酸银在体系中的浓度为0.001? 0·lmol/L〇
5. 如权利要求2所述的方法，其特征是所述的保护剂在体系中的质量浓度为0. 01? 10%。
6. 如权利要求2所述的方法，其特征是异烟肼与硝酸银的摩尔比为0. 25?4。
【文档编号】B22F9/24GK104043839SQ201410290672
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2014年6月24日
【发明者】王虹, 赵菁菁, 吕丽云 申请人:天津大学