一種可大量制備銀納米片的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可大量制備銀納米片的方法，屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]片狀銀粉的比表面積相對較大、表面能較低、氧化度和氧化勢較低，顆粒間是面接觸或線接觸，電阻相對較低，導(dǎo)電性較好，是光學(xué)傳感器、電容器、濾波器、碳膜電位器、薄膜開關(guān)、半導(dǎo)體芯片等電子元器件的主要電極材料。Mirkin等利用光輻照方法首次制備出三角形銀納米片(Science 2001，294(5548)，1901)，實驗發(fā)現(xiàn)了納米材料的四極等離子體共振，三角形銀納米片在紅外區(qū)域的強(qiáng)吸收能力使其在生物傳感、生物醫(yī)學(xué)、生物成像、生物分子和無機(jī)離子檢測等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力，引起人們的強(qiáng)烈興趣，相繼提出多種制備方法。Xia等總結(jié)介紹了制備銀納米片的多種方法，如模板引導(dǎo)生長法、光熱輻照誘導(dǎo)反應(yīng)、檸檬酸鹽還原、多元醇還原、晶種生長法等，但是模板法和光熱誘導(dǎo)法操作較復(fù)雜，工藝條件難以精確控制，反應(yīng)過程緩慢，制備的銀納米片尺寸不均勻(Chem.Rev.2011，111，3669)。
[0003]在銀納米片的諸多制備方法中，直接化學(xué)還原法由于產(chǎn)量高、成本低，是目前最有產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景的方法，圍繞這一技術(shù)，已有較多的研宄工作。例如:(I)用PVP做還原劑制備制備銀納米片(Adv.Mater.2006，18，1745)，在60°C加熱反應(yīng)21h，制備出邊長小于400nm的銀納米片；(2)用多元醇做還原劑制備銀納米片(J.Mater.Chem.2007, 17, 2600)，體系加熱至150°C以上，再加入聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等保護(hù)劑，制備出的銀納米片邊長小于50nm ;或在多元醇體系中加入二甲基甲酰胺、高分子表面活性劑、金屬鹵化物等多種助劑(CN102632246A)，沸騰回流反應(yīng)2-8h，即可制得銀納米片；(3)使銀溶膠在十二燒基硫酸鈉(SDS)水溶液中老化，即可制得銀納米片(J.Colloid and InterfaceSc1.2007，308，157)，但需3周的老化時間才能形成銀納米片，且納米片的形貌與尺寸也不均一；(4)用硼氫化鈉作為還原劑制備銀納米片(CN103350236A)，納米片的邊長小于lOOnm，且不均勻；(5)用葡萄糖還原銀氨溶液(CN103521777A)，采用水熱釜90-150°C溫度下反應(yīng)12h，可制得銀納米片，納米片的邊長為20-60nm ; (6)用晶種生長法制備銀納米片的也有研宄，一般是在溶液體系中加入晶種，采用抗壞血酸或單寧酸或水合肼做還原劑，再加入十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、PVP或聚苯乙烯磺酸鈉(PSSS)保護(hù)劑，還原硝酸銀水溶液，從而制得銀納米片(Physicochem.Eng.Aspects 2011, 381, 85 ；J.Colloid andInterface Sc1.2007，306，307 ；US20140120168)。
[0004]上述銀納米片制備技術(shù)的主要缺點是反應(yīng)體系中銀源溶液濃度較低，產(chǎn)量太小，難以實現(xiàn)規(guī)模化制備，且有些反應(yīng)體系復(fù)雜，工藝條件難以準(zhǔn)確控制，對設(shè)備要求較高，產(chǎn)品形貌多樣，尺寸分布廣；有些體系如多元醇及PVP所需還原溫度較高，反應(yīng)時間較長，且原料多元醇價格相對較高；有些體系如在反應(yīng)過程中加入一些高分子有機(jī)物，有些離子與基團(tuán)不容易去除和降解，會對環(huán)境產(chǎn)生污染，不環(huán)保；有些制備體系采用硼氫化鈉做還原劑，制得的銀納米片尺寸偏小，且體系中產(chǎn)物的濃度偏?。挥行w系用葡萄糖做還原劑，粘性較大，會使產(chǎn)物團(tuán)聚難以分散，不利于應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)在規(guī)?；苽浼皯?yīng)用上的不足，本發(fā)明提供一種可大量制備銀納米片的方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]一種可大量制備銀納米片的方法，步驟如下:
[0008](I)在0_35°C溫度下，將銀納米片晶種分散于水中，得到固含量為0.01_1.6g/L的懸浮液，然后將懸浮液加入到濃度為0.06-170g/L的檸檬酸或檸檬酸鈉水溶液中，攪拌混合均勻后加入水合肼或抗壞血酸，再緩慢加入濃度為0.2-250g/L的硝酸銀或醋酸銀水溶液，恒溫攪拌反應(yīng)30min-4h，生成產(chǎn)物；
[0009]所述的銀納米片晶種:檸檬酸或檸檬酸鈉:水合肼或抗壞血酸:硝酸銀或醋酸銀的摩爾比為 I: (0.6-50000): (1-100000): (2-10000)；
[0010](2)將步驟⑴生成的產(chǎn)物過濾、洗滌，即得。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(I)中懸浮液的固含量為0.02-0.5g/L，檸檬酸或檸檬酸鈉水溶液的濃度為0.08-50g/L，硝酸銀或醋酸銀水溶液的濃度為0.7-100g/L ；
[0012]所述的銀納米片晶種:檸檬酸或檸檬酸鈉:水合肼或抗壞血酸:硝酸銀或醋酸銀的摩爾比為 I: (120-600): (300-1500): (200-1000)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(I)中分散銀納米片晶種的溫度為5_30°C。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，硝酸銀或醋酸銀水溶液的加入速率控制在0.05-10mL/min。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，步驟(I)中所述的銀納米片晶種可按現(xiàn)有技術(shù)制備得到，優(yōu)選的，可按如下步驟制備得到:
[0016]在0-35°C的溫度范圍下，將硝酸銀與檸檬酸鈉加入溶劑水中，攪拌均勻，待硝酸銀與檸檬酸鈉全部溶解后加入過氧化氫，再加入硼氫化鈉，攪拌反應(yīng)得到銀納米顆粒溶液，將得到的銀納米顆粒溶液進(jìn)行離心洗滌，即得銀納米片晶種；
[0017]所述的硝酸銀、檸檬酸鈉、過氧化氫和硼氫化鈉的摩爾比為1: (15-45):
(100-210): (6-10)ο
[0018]根據(jù)本發(fā)明，制備過程中所用的溶劑為水，溶劑水包括純凈水、蒸餾水及超純水等，電阻率1-18.3ΜΩ。
[0019]本發(fā)明銀納米片的收率可達(dá)95-99 %，純度為90-99 %。
[0020]本發(fā)明的特點是采用晶種生長法，用銀納米顆粒做晶種，用水做溶劑，硝酸銀或醋酸銀做銀源，通過檸檬酸或檸檬酸鈉做保護(hù)劑、水合肼或抗壞血酸做還原劑、在0-35 °C溫度范圍內(nèi)反應(yīng)制備得到銀納米片。
[0021]本發(fā)明的有益效果:
[0022]1、本發(fā)明方法制備銀納米片不僅產(chǎn)量高、純度高、形貌均勻、分散性好，穩(wěn)定性好，且所需設(shè)備簡單、操作簡捷、成本低，無廢氣排放，產(chǎn)生的廢液易于處理，適于規(guī)?；苽?。
[0023]2、本發(fā)明方法通過調(diào)節(jié)體系中原料的濃度及原料間的比例可得到不同尺度的銀納米片，銀納米片邊長為95-450nm，厚度為19_37nm。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明實施例3中制得的銀納米片的TEM照片。
[0025]圖2為本發(fā)明實施例7中制得的銀納米片的SEM照片。
【具體實施方式】
[0026]下面通過具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不限于此。
[0027]實施例中所用原料均為常規(guī)原料，市購產(chǎn)品，所用設(shè)備均為常規(guī)設(shè)備。
[0028]實施例中所用的銀納米片晶種按如下步驟制備得到:
[0029]在30°C的溫度范圍下，將0.0034g硝酸銀與0.265g檸檬酸鈉加入212mL溶劑水中，攪拌均勻，待硝酸銀與梓檬酸鈉全部溶解后加入480 μ L過氧化氫，再加入1.2mL濃度為lOOmmol/L的硼氫化鈉水溶液，攪拌反應(yīng)得到銀納米顆粒溶液，將得到的銀納米顆粒溶液進(jìn)行離心洗滌，即得銀納米片晶種。
[0030]實施例