紫外光輻照法制備納米銀的研究

張諾瑤，馬寒冰

（1．中航工業(yè)燃?xì)鉁u輪研究院，四川 江油 621703;2．西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，四川 綿陽 621010）

紫外光輻照法制備納米銀的研究

張諾瑤1，馬寒冰2

（1．中航工業(yè)燃?xì)鉁u輪研究院，四川 江油 621703;2．西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，四川 綿陽 621010）

以硝酸銀為反應(yīng)物，N，N-二甲基甲酰胺為溶劑、聚乙烯吡咯烷酮為分散劑，用紫外光輻照法制備納米銀，研究了反應(yīng)條件對(duì)納米銀粒徑的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)輻照時(shí)間為2．5h，硝酸銀和聚乙烯吡咯烷酮比例為1∶1，反應(yīng)溫度為40℃時(shí)，可以制備得到粒徑為80nm且分散性良好的納米銀。

納米銀;紫外光;光輻照

納米銀具有獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)、催化性質(zhì)，可廣泛應(yīng)用于催化劑材料、電池電極材料、低溫導(dǎo)熱材料和導(dǎo)電材料等。近年來，納米銀制備技術(shù)發(fā)展迅速[1～3]，按照原理不同，納米銀顆粒制備方法可以分為物理方法和化學(xué)方法。物理法主要包括真空蒸鍍、濺射鍍和激光燒蝕法等，方法原理簡單，但對(duì)儀器設(shè)備要求較高，生產(chǎn)費(fèi)用昂貴?；瘜W(xué)法有微乳法、化學(xué)還原法、電化學(xué)法和超聲波還原法、光化學(xué)還原法等，制備的銀粒子粒徑小，操作簡單，容易控制[4]。本文用紫外光輻照法制備了納米銀并進(jìn)行了表征。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 原料

AgNO3、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）均為分析純。

1．2 納米銀的制備過程

首先稱取0．04g硝酸銀溶解于10g DMF液，并加入一定量的PVP，攪拌0．5h讓AgNO3充分溶解;再將燒杯置于20W紫外燈下照射一定時(shí)間?；旌衔锶芤河米贤鉄粽丈浜?，由無色透明溶液逐漸變?yōu)榉奂t色、紅棕色、深棕色，最后為黑色;然后將黑色溶液離心分離、洗滌3次，除去未反應(yīng)的AgNO3和PVP，最后將產(chǎn)物在60℃的條件下烘干。

2 結(jié)果與討論

2．1 產(chǎn)物成分分析

將制備得到的黑色粉末烘干后進(jìn)行XRD分析測試，角度設(shè)置為5°～80°，得到的圖譜如圖1所示。

圖1 超細(xì)銀XRD測試圖

如圖 1 所示， 當(dāng) 2θ 為 37．8°、44°、64°和 77．5°時(shí)對(duì)應(yīng)的峰值為Ag的特征峰，說明生成的物質(zhì)是銀，而且，峰比較單一，說明生出的物質(zhì)比較純，雜質(zhì)較少。

2．2 反應(yīng)條件和Ag顆粒粒徑的關(guān)系

2．2．1 輻照時(shí)間

AgNO3∶PVP＝1∶1，反應(yīng)溫度 20℃，在不同反應(yīng)時(shí)間下制備納米銀，結(jié)果如圖2所示。

圖2表明，輻照時(shí)間對(duì)納米Ag顆粒粒徑大小有明顯影響。當(dāng)照射時(shí)間為2h時(shí)，Ag的粒徑為60～70nm，且均勻地分散在溶液中，但是Ag粒子數(shù)量很少，這是因?yàn)檫€原反應(yīng)還處于初級(jí)階段，還有大量銀離子沒有被還原。而照射2．5h過后銀的粒徑為80～90nm。雖然粒徑稍大，但是產(chǎn)量大幅增加，更多的銀被還原出來。而經(jīng)過3h后，銀粒徑超過100nm。

圖2 不同反應(yīng)時(shí)間制得的Ag的SEM圖

2．2．2 反應(yīng)溫度

AgNO3∶PVP＝1∶1，反應(yīng)時(shí)間 0．5h，在不同溫度下制備納米銀，結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同溫度制備的Ag的SEM圖

圖3表明，當(dāng)溫度超過40℃時(shí)，反應(yīng)0．5h便生成較多的銀粒子。而20℃和30℃則沒有產(chǎn)生銀。40℃的條件下反應(yīng) 0．5h 和 20℃下反應(yīng) 2．5h 生成銀的粒徑相差不大，均為80～90nm。而50℃條件下得到的銀的粒徑超過100nm。

2．2．3 硝酸銀和PVP比例的影響

在反應(yīng)溫度40℃，反應(yīng)時(shí)間 2．5h，不同硝酸銀和PVP比例（摩爾比）下制備納米銀，結(jié)果如圖4所示。

圖 4 表明，硝酸銀和 PVP 比例為 1∶0．5 和 1∶2時(shí)，一些較大的顆粒顯現(xiàn)出來，尺寸大約為150nm和200nm。比例為1∶1時(shí)，銀顆粒只有80nm左右，而且分散性良好。這是由于當(dāng)PVP量少時(shí) （1∶0．5），銀顆粒不能完全被包覆，銀顆粒團(tuán)聚，銀粒子趨向于快速長大。比例為1∶2，銀粒子被完全包覆，剩余的PVP分子鏈就會(huì)聚集，導(dǎo)致被PVP包覆的銀顆粒團(tuán)聚析出。

圖4 不同硝酸銀和PVP配比制得的Ag的SEM圖

3 結(jié)論

以AgNO3為前驅(qū)體，DMF為溶劑，PVP為分散劑，用紫外光輻照法制備得到納米銀，反應(yīng)條件對(duì)納米銀的粒徑有明顯影響。當(dāng)輻照時(shí)間為2．5h，硝酸銀和 PVP 比例為 1∶1，反應(yīng)溫度為 40℃時(shí)，可以制備得到粒徑為80nm且分散性良好的納米銀。

[1] 趙斌，胡黎明．化學(xué)還原法制備納米銀粉高分子保護(hù)機(jī)理研究[J]．化學(xué)學(xué)報(bào)，1996，54（2）:379-384.

[2] 李國平，羅運(yùn)軍．紫外光輻照下以PAMAM樹形分子為模板制備Ag納米簇及光致發(fā)光性能研究[J]．感光科學(xué)與光化學(xué)．2007，25（6）:249-256．

[3] 姚素薇，曹艷蕊，張衛(wèi)國．光還原法制備不同形貌銀納米粒子及其形成機(jī)理[J]．應(yīng)用化學(xué)，2006，23（4）:438．

[4] 唐學(xué)紅，肖先舉．納米銀的制備研究進(jìn)展[J]．貴州化工，2009，34（6）:21-23．

Preparation of Nanometer Silver by Ultraviolet Irradiation

ZHANGNuo-yao1，MA Han-bing2
（1．AVICGas Turbine Establishment of China，Jiangyou 621703，China;2．School of Material Scienceand Engineering， Southwest University of Scienceand Technology， Mianyang621010， China）

Used silver nitrate as reagent，N，N-dimethylformamide as solvent， polyvinyl pyrrolidon as dispersant， nanometer silver particles were prepared by ultraviolet irradiation， and the effect of reaction conditions on size of nanometer silver particles were discussed．Experimental results indicated that nanometer silver particles with size of 80nm and good dispersibility were prepared as irradiation time was 2．5h， ratio of silver nitrate and polyvinyl pyrrolidon was1∶1，reactive temperature was40℃．

nanometer Ag;ultraviolet light;photoirradiation

TQ 131.2+2

A

1671-9905（2012）03-0010-03

2011-12-20