纳米银的制备及应用研究进展
湖南工程学院
课程论文
学院化学化工学院班级化工1103
姓名吴飞学号201106010305 课程论文题目纳米银的制备及应用研究进展课程名称学科前沿讲座
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日期：2014 年10 月11 日
纳米银的制备及应用研究进展
吴飞
（湖南工程学院，湖南湘潭 411100）
摘要纳米银具有独特的热光、电磁、催化和敏感等特性,具有广阔的应用前景,是金属纳来材料研究的热点.阐述了制备纳米银的方法,包括化学还原法!光化学还原法!模板法!溶胶一凝胶法! 微乳液法激光烧蚀法等,列举了纳米银在化学反应!光学领域!杭菌领域和作为杭静电材料的主要应用,简述了纳米银制备过程中存在的不足,展望了纳米银合成研究的发展趋势.
关键词纳米银制备方法应用
Research Progress of Preparation and Application of
Silver Nanomaterial
Wu Fei
(Hunan lnstitute of Engineering,Hunan Xiangtan 411100)
Abstract Silver nanomaterial, one of the most active researeh fields in the metal nanometer materials, has a wide arnge of applications because of its unique heat , light , electricity and magnetism , catalysis and sensitive features .The prePartion methods of silver nanoparticles are discussed ,including chmeical reduction , photoehmeical reduction ,template , sol-gel method, microemulsion , laser ablation method and so on.Their main applications of nano-silver in chmeical reactions , optical field, anti-bacterial field and anti-static materials are introduced.The shortages in the fabrica -tion process of silver nanomaterial are also outlined. The developing trends of the synthetic technique in the Preparation of the silver nanomaterials are Prospected.
Key words silver nanoparticle,preparation,application
前言
纳米银是指粒径为1~100 nm的金属银单质，是一种新兴的功能材料。纳米银独特的热、光、电、磁、催化和敏感等特性引起了化学、物理和材料学家的广泛兴趣，特别是一维、二维的纳米银材料，例如，单分散的纳米颗粒、纳米线、纳米棒、纳米板材和纳米立方体等被认为在化学反应、抗菌和其它领域具有很大的潜在应用。
纳米银具有很高的比表面积和表面活性川，导电率比普通银至少高20倍，因此，广泛用作催化剂材料、防静电材料、低温超导材料和生物传感器材料等阅。另外，纳米银还具有抗菌功能，可应用于医药行业。因此，研究纳米银的制备方法具有重要意义。本文就近年来应用较多的纳米银的合成方法进行了评述，并对其应用作了简要的总结。
1纳米银的应用
纳米银粉基于其粉体粒径小，而具有比表面积大、表面活性点多、催化活性高、熔点低、烧结性能好等优点，此外，它还保留了金属银的导电性好、抗菌性能好，电铸银颜色光亮的优点，使得纳米银粉在热、电、光、声、磁和催化方面具有广阔的应用前景。
1.1纳米银应用于催化领域
纳米银粉由于粒径小、比表面积和表面能高、表面活性点多、表面原子的配位情况与颗粒内部原子有很大差异，具有优良的催化活性和反应选择性，可提高反应效率，因而其催化活性和选
择性大大高于传统催化剂，用作多种反应的催化剂，国际上已把纳米粒子催化剂称为第四代催化剂。
1.2 纳米银应用于光学领域
纳米银粉具有优良的光电效应，并且由于其表面等离子振荡吸收峰附近具有超快的非线性光学响应，把纳米银粉掺杂在半导体或者绝缘体中所制备复合材料，可以获得较高的光激发率和极强的三阶非线性极化率系数[1]，以及利用银原子簇的分频和倍频散射特性，银原子簇可用作非线性光学介质，实现银纳米粒子/介孔SiO2复合材料的透明/不透明的可逆转变。以上这些光学特性，使得纳米银粉在光学领域有着广泛的应用。
1.3纳米银应用于生物学领域
近年来，利用纳米颗粒比表面积非常大、表面自由能高、吸附能力强、生物分子可在纳米颗粒表面得到强有力的固定、不易渗漏等特点，生物分子固定在一些纳米材料如金胶体[2]、银胶体[3]上的方法得到广泛应用。
1.4纳米银应用于超导领域
纳米颗粒具有独一无二的光学性能，超细银粒的感光度随环境的改变可以得到加强。纳米银颗粒开始被应用于超导传感器中，这种传感器已通过实验室验证，以用于生物危害的预警。
1.5纳米银应用于医学领域
银具有广谱抗菌性，人类很早就使用银质器皿来存放液体，并用银来杀菌消毒。但由于银的价格昂贵，逐渐被抗菌力更强的抗生素所取代。近年来，随着抗生素的滥用，各种病原体的耐药性越来越突出，甚至耐药性的产生速度远远快于抗生素药物的开发速度。在这种情况下，人们重新想起了银这个基本上不产生耐药性、安全环保的天然杀菌剂。与此同时，纳米技术的出现使得银在纳米状态下的杀菌能力产生了质的飞跃，只用极少量的纳米银即可产生强力的杀菌作用，于是纳米银抗菌成为近年医药研发的热点。
1.6纳米银应用于电极领域
纳米银粒子具有比其他纳米粒子更为优异的导电性能和电催化性能，因此，研究纳米银粒子修饰电极具有重要的意义。由于纳米银粒子表面等离子振荡吸收峰附近具有超快的非线性光学响应，科学家发现把纳米银掺杂在半导体或绝缘体中，可获得较大的非线性极化率，利用这一特性可制作光电器件，如光开关、高级光学器件的颜色过滤器等。
2 纳米银的制备
纳米银粒子制备方法很多，一般可分为物理方法、化学方法和微生物法。
2.1 物理方法
2.1.1物理粉碎法
物理粉碎法是通过机械粉碎、超声波、电火花爆炸等方法将原料粉碎得到纳米银粒子。SendovaM等人[4]通过在惰性气体中,于低温的衬底上,采用高压磁控溅射,制出了含纳米银粒子的二氧化硅薄膜。此方法的特点是操作简单易行、成本低,但产品纯度低,颗粒分布不均匀,且不容易获得较小粒径的产品。
2.1.2 真空冷凝法
真空冷凝法是在真空或惰性气体氛围中，用加热、激光、电弧高频感应等方法产生高温，使银原料气化或形成等离子体,然后骤冷使之凝结得到纳米银粒子。Baker C等人[5]在惰性气体氛围
中，通过冷凝的方法制备出了纳米银粒子。此方法具有纯度高、结晶组织好、粒度可控的优点，但技术设备要求高，一般要求纯度很高的银原料，且存在着纳米银粒子聚结的缺点。后来Wei等人[6]对冷凝方法进行了改进，采用阳极电弧放电等离子体法值得了纳米银粒子，该法成核较均匀,且粒径比较均一。
2.1.3机械球磨法
机械球磨法是以粉碎与研磨为主体，控制适当的条件得到纯元素、合金或复合材料的纳米银粒子。Xu 等人[7]曾报道了在-196 ℃的低温下对银粉进行高能机械球磨，得到了纳米银粒子。机械球磨法的优点是操作简单、成本低,但产品纯度低,颗粒分布不均匀。
2.1.4激光烧灼法
利用激光照射金属表面，制备“化学纯净”的金属胶体,即为激光烧蚀法。此法避免了其他方法如化学氧化还原法中电离出的阴离子或阳离子等杂质的影响。可在气相、液相(有机表面活性剂作分散剂)条件下，利用激光器发出的激光照射金属Ag表面或水中的银片，通过控制光照时间,制备出合适的纳米金属Ag胶体。
2.2 液相化学还原法
液相化学还原法的基本原理是用还原剂把银从它的盐或配合物水溶液或有机体系中以粉末形式沉积出来[8]。常用的还原剂有抗坏血酸、不饱和醇、柠檬酸钠、肼及肼的化合物等。该法的优点是设备工艺简单、产率高、便于工业化的生产，制得的银粉粒度小、重现性好，是目前实验室和工业上广泛采用的方法。但是所制得的纳米银颗粒存在固液分离困难、粒度分布宽、容易团聚等缺点。为了解决这些弊端人们通过改变反应介质，选择还原体系和调整操作条件等方面入手，逐步改进和发展了液相化学还原法，从而利用该法能够合成出粒径和形状皆可控的纳米银粒子。根据不同的反应介质和体系特性，液相化学还原法可分为微乳液法、溶胶-凝胶法、沉淀法和离子液体法等。
2.2.1微乳液法
该法是将表面活性剂溶解在有机溶剂中,当表面活性剂浓度超过临界胶束浓度(CMC) 时，形成亲水极性头向内、疏水有机链向外的液体颗粒结构，其内核可增溶水分子或亲水物质。微乳液一般由表面活性剂、助表面活性剂( 一般为脂肪醇)、有机溶剂( 一般为烷烃或环烷烃)和水4 种组分组成。它是一种热力学稳定体系，可合成大小均匀、粒径为10~ 20 nm的液滴。该方法具有装置简单、操作容易、粒子可控、不易团聚等优点。根据油和水的比例，可以将微乳液分为正相(OPW)、反相( WPO)和双连续相微乳液体系，其中WPO微乳液体系适用于无机纳米粒子的制备。Rong等人用环己烷作溶剂，聚环氧乙烯基壬苯醚作表面活性剂，在银盐水溶液中形成微乳液。用同样的方法制得NaBH4微乳液。将两种溶液混合，在微乳液中反应，并在一定时间后离心分离获得纳米银产物[9]。
2.2.2 溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶技术是制备纳米材料的特殊工艺，不仅可用于制备微粉，而且可用于制备薄膜、纤维、体材和复合材料。溶胶-凝胶法是将分散相(即纳米材料)的前驱体(烷氧金属或金属无机盐)与聚合物基体混合溶于共溶剂中，使前驱物通过水解和结合形成凝胶，干燥后得到纳米复合材料。溶胶-凝胶法制备纳米材料具有很多优点，如在制备过程中无需机械混合，不易掺入杂质，产品纯度高，胶粒内及胶粒间的化学成分完全一致，化学均匀性好，颗粒细，胶粒尺寸小于0.1 μm，工艺设备简单。因此，此法具有很好的应用前景。
2.2.3沉淀法
沉淀法是液相化学合成高纯度纳米微粒应用最广泛的方法之一。它是将沉淀物加入到金属盐溶液中进行沉淀处理，再将沉淀物脱水或分解而得到纳米微粒。其中包括直接沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法、沉淀转化法等。该法操作工艺简单，但很容易引入杂质，并且有多方面因素影响粒径的大小，如沉淀剂的选择及溶液的pH值、浓度等，故不好控制其粒径的均匀性，所得粒径偏大。
2.2.4离子液体法
离子液体（ionic liquids）为室温或低温下呈液态的有机盐。它具有蒸气压小、难挥发、无污染、对无机和有机材料有良好的溶解能力及可以重复使用等优点[10]。在实验中离子液体不仅作为溶剂而且作为修饰剂阻止了纳米银颗粒的团聚。此种方法有待推广到各种纳米颗粒的制备。
2.3 电化学还原法
此法制备金属纳米粒子是基于溶液中金属离子在一定的电化学窗口下，可以发生氧化还原反应。在一定的电势下，选择适当的条件，高价态的金属离子可以被还原为零价态。在电解还原的同时，电解液中存在某种稳定剂，将还原出来的金属离子保护起来，形成分散的金属纳米粒子。
2.4光化学还原法
光还原法的机理一般认为是在有机物存在下，金属阳离子在光照的条件下，由有机物产生的自由基使金属阳离子还原。调整光照时间，在适宜的温度、反应时间以及反应物浓度等条件下，从银盐和碘化物出发制备纳米银微粉可得到粒径10~30unl的银粒子。该方法可以采用有机物为溶剂，从而可消除水对制备过程(尤其是干燥过程)纳米银粒子表面收缩硬化的影响。不足之处是，反应速度较慢，尤其是对于较大规模如公斤级样品的制备生产。
2.5 声化学还原法
声化学又称超声波化学，是利用声空化能加速或控制化学反应，提高反应产率和引发新的化学反应的一门新的交叉学科，是声能量与物质间的一种独特的相互作用方式。
在应用超声波制备纳米材料的过程中一般是同时利用超声波的能量特性和频率特性具体而言，这种能量和频率特性在制备过程中，可以表现为高温分解作用、分散作用、剪切破碎作用。这些作用施加于固液表面则表现为对固体表面的形态、组成、结构以及化学反应活性的影响。以硝酸银为银源，聚乙烯醇为稳定剂，在超声震荡的空化作用下，Ag+与超声空化产生的活性基团H·结合，Ag+被还原，生成均匀细小的银原子，形成许多银晶核，进而聚集成15～25 nm近球形的纳米银团簇，随着超声时间的增长，超声高压产生的冲击波和微射流现象，导致分子间强烈的相互碰撞和聚集，纳米银晶体逐渐长大。
2.6高温分解法
若将浸渍过银盐溶液的载体在高温下处理，使银盐分解，则由于Ag+离子、Ag0原子和Ag金属粒子的移动都被限制在载体的微孔内，生成的银单质就以纳米级颗粒的形式负载在载体上。如Chen 等将硅片在AgNO3溶液中浸渍并加热去除孔隙中的水分后，在773 K下反应1 h，使AgNO3分解生成的纳米级银颗粒留在硅片的孔中[11]。
2.7化学镀法
将通过化学反应生成的银单质颗粒沉积在一定的载体上。如用甲醛-银氨溶液在超声波作用下对10~20 nm的Al2O3粉末进行化学镀银，可获得粒径为50～60 nm的Ag-Al2O3复合粉末，且具有很好的均匀性[12]。
2.8 辐射法
辐射合成法的基本原理是水接受γ射线的辐射后发生分解和激发生成具有还原性的H·自由基、水化电子(e aq-)和具有氧化性的OH·自由基，e aq-的标准氧化还原电位为-2.77 V，具有很强的还原能力，可以还原除第I主族和第II主族以外的所有金属离子。通过加入甲醇、异丙醇等自由基清除剂，可以清除氧化性自由基OH·。水溶液中的e aq-可逐步把溶液中金属离子还原为金属原子或低价的金属离子，生成的金属原子聚集成核最终生成纳米微粒。此外，将γ射线辐射法与溶胶-凝胶过程结合起来可在室温下制备SiO2-Ag复合纳米粒子，Ag的含量和粒径可以通过改变实验条件(Ag+的浓度，表面活性剂和辐射剂等)来控制。该方法制备的聚集物粒度分布窄，可在常温下进行，无需加还原剂[13]。
2.9活性炭纤维还原法
活性碳纤维不但具有丰富的微孔和巨大的比表面积，其表面也含有大量的有机官能团，因而在一定条件下易与金属离子反应。如果将浸渍了含银离子溶液的活性炭纤维真空干燥，就可获得负载了金属银颗粒的活性碳纤维，负载的银颗粒粒径为几十纳米[14]。氧化还原过程机理是活性炭纤维表面的C-OH和-C=O、C-H等基团与吸附在其表面的银离子发生反应，将银离子还原生成银单质[15,16]。
2.10超临界流体法
该法与一般化学还原法的不同之处在于还原是在超临界流体环境中完成的。同其他化学方法相比，超临界流体法具有许多优点。超临界流体能够提供高的反应物溶解度，其密度、对其他物质的溶解力均可通过改变压力、温度调节。而且超临界流体的表面张力很小，便于反应物和产物颗粒在其中的快速分散。反应结束后超临界流体易从产物中分离(降压成为气体)，不易残留在产物中，同时分离出的流体可循环利用。因此，用超临界流体可制备高质量的纳米银产品。
Kameo 等人在含氟表面活性剂存在下，在超临界二氧化碳流体中用二甲胺-硼烷还原乙酰丙酮酸银，制得平均粒径为3～12 nm的银颗粒[17]。Chang 等人把氧化银在氩气氛围下500 ℃分解60 min，再降温升压至水的超临界点，加入去离子水，形成水的超临界流体。氧化银分解形成的纳米级银单质晶体分散在超临界水中[18]。
2.11 微生物法
2.11.1微生物的酶催化机理
微生物体所产生的酶如细胞周质中的氢化酶起催化作用，作为电子传递体将氢气、甲酸盐等还原性物质的电子传递给金属离子，使之被还原。生物酶催化还原的位点可以在细胞周质中、细胞外表面和细胞体外。不同微生物参与金属离子的催化还原过程的酶也不同[19]。
Klaus 等将施氏假单胞菌AG259用含琼脂、高浓度AgNO3的培养基在30 ℃避光培养48 h，发现在细胞壁和细胞膜之间或细胞壁上沉积着许多液泡状小颗粒，颗粒大小从几十到几百纳米不等。研究表明这些颗粒大多数是银的单质晶体。施氏假单胞菌AG259的抗银机制至今未有很好的解释，但其他一些对抗银细菌的研究发现，细胞能通过特殊的离子排出泵系统保护细胞质不受毒害，同时细胞周质蛋白能特定地把银结合在细胞表面，也就是说细胞中某些蛋白质参与了银离子还原过程[20]。
2.11.2 非酶还原机理
微生物细胞表面的一些官能团能够与溶液中的金属离子发生氧化还原反应，反应过程主要通过细胞表面有机官能团的物理化学作用，而不依赖于微生物的生物活性。金属离子被还原为零价原子后，易团聚形成具有很大表面能的小颗粒。细胞表面和这种小颗粒的强相互作用，阻止了其迁移，从而降低了团聚作用。目前，文献报道的能以非酶方式还原银离子的菌种主要有D01和A09 等。1999 年傅锦坤等用由金矿区环境样品中分离筛选出的巨大芽孢杆菌D01干菌粉与Au、Pt、
Pd和Ag 等贵金属离子作用，发现其具有还原Ag+的能力[21]。
乳酸杆菌A09也具有还原溶液中Ag+的能力。A09干菌粉与硝酸银水溶液作用，在菌体表面出现银单质形成的多晶。傅锦坤等认为在酸性介质中，A09表面肽链中氨基酸分子内或分子间形成的羧酸铵盐能够与Ag+络合。Ag+也能和A09细胞肽链的酰胺键中的羰基通过C＝O…Ag键发生键合，从而固定在细胞表面。同时，A09表面具有还原性的半胱氨酸转化为胱氨酸，释出H+和电子，并通过电子转移系统，将电子授予Ag+，使其还原为Ag0。A09表面肽链中的还原性功能基团的氨基酸和传递电子系统构成了A09电子给予体-Ag+电子受体体系，从而使A09具有还原Ag+的能力[22]。
3总结与展望
纳米银的制备方法很多，但各有优缺点。采用现有的方法，已合成出多种粒径的球形纳米银粒子和各种颜色的纳米银溶胶，也合成出纳米银线和树枝状的具有一定空间结构的银纳米材料等。随着科技的进步，未来的纳米银生产技术将向成本低、消耗低、污染低的方向发展。在现有的制备方法中，具有独特的技术和成本优势的生物还原法将可能成为未来纳米银生产技术的突破口，寻找新的对银具有较强还原能力的菌种并优化其还原条件，将是这种新技术的主要发展方向。
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水溶性荧光纳米银簇的合成与表征
前言 已故物理学家理查德·费曼在1959年所作的一次题为《在底部还有很大空间》的演讲时提出了一个新的想法。从石器时代开始，人类从磨尖箭头到光刻芯片的所有技术，都与一次性地削去或者融合数以亿计的原子以便把物质做成有用的形态有关。范曼质问道，为什么我们不可以从另外一个角度出发，从单个的分子甚至原子开始进行组装，以达到我们的要求？他说：“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。”这是纳米技术的灵感的来源。 纳米(nanometer)，是一种长度单位，一纳米等于十亿分之一米，大约是三四个原子排列起来的宽度。纳米材料又称超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米粒子一般是指尺寸在1 - 100 nm间的粒子，处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域。纳米科学技术(nano - technology)，是指用数千个分子或原子制造新型材料或微型器件的科学技术。它以现代科学技术为基础，是现代科学和现代技术相结合的产物。纳米科学技术将使人们迈入了一个奇妙的世界[1]。 纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学，主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等。21世纪将是纳米技术的时代，随着其制备和改性技术的不断发展，纳米材料在诸多领域将会得到日益广泛的应用，在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有关广泛的应用前景。纳米科学技术的诞生，将对人类社会产生深远的影响，并有可能从根本上解决人类面临的许多问题，特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。 金属纳米材料是纳米材料的一个重要分支，它以贵金属金、银、铜为代表，其中因为纳米银具有很高的表面活性、表面能催化性能和电导热性能，以及优良的抗菌杀菌活性，在无机抗菌剂、催化剂材料、电子陶瓷材料、低温导热材料、电导涂料等领域有广阔的应用前景而得到最多的关注，如在化纤中加入少量纳米银，可以改善化纤制品的某些性能，并使其具有很强的杀菌能力；在氧化硅薄膜中加加少量的纳米银，可以使得镀这种薄膜的玻璃有一定的光致发性。 纳米银团簇就是将粒径做到纳米级的金属银单质。纳米银粒径大多在25 nm 左右，对大肠杆菌、淋球菌、沙眼衣原体等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭作用，而且不会产生耐药性。纳米银杀菌具有广谱抗菌、强效杀菌等一系列特点，能杀灭各种致病微生物，比抗菌素效果更好。10 nm大小的纳米银
纳米材料的制备技术及其特点
纳米材料的制备技术及其特点 一纳米材料的性能 广义地说,纳米材料是指其中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。当小粒子尺寸加入纳米量级时,其本身具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。从而使其具有奇异的力学、电学、光学、热学、化学活性、催化和超导特性,使纳米材料在各种领域具有重要的应用价值。通常材料的性能与其颗粒尺寸的关系极为密切。当晶粒尺寸减小时, 晶界相的相对体积将增加,其占整个晶体的体积比例增大,这时,晶界相对晶体整体性能的影响作用就非常显著。此外,由于界面原子排列的无序状态,界面原子键合的不饱和性能都将引起材料物理性能上的变化。研究证实,当材料晶粒尺寸小到纳米级时,表现出许多与一般材料截然不同的性能,如高硬度、高强度和陶瓷超塑性以及特殊的比热、扩散、光学、电学、磁学、力学、烧结等性能。而这些特性主要是由其表面效应、体积效应、久保效应等引起的。由于纳米粒子有极高的表面能和扩散率,粒子间能充分接近,从而范德华力得以充分发挥,使得纳米粒子之间、纳米粒子与其他粒子之间的相互作用异常激烈,这种作用提供了一系列特殊的吸附、催化、螯合、烧结等性能。 二纳米材料的制备方法
纳米材料从制备手段来分,一般可归纳为物理方法和化学方法。 1 物理制备方法 物理制备纳米材料的方法有: 粉碎法、高能球磨法[4]、惰性气体蒸发法、溅射法、等离子体法等。 粉碎法是通过机械粉碎或电火花爆炸而得到纳米级颗粒。 高能球磨法是利用球磨机的转动或振动,使硬球对原料进行强烈的撞击,研磨和搅拌,将金属或合金粉碎为纳米级颗粒。高能球磨法可以将相图上几乎不互溶的几种元素制成纳米固溶体,为发展新材料开辟了新途径。 惰性气体凝聚- 蒸发法是在一充满惰性气体的超高真空室中,将蒸发源加热蒸发,产生原子雾,原子雾再与惰性气体原子碰撞失去能量,骤冷后形成纳米颗粒。由于颗粒的形成是在很高的温度下完成的,因此可以得到的颗粒很细(可以小于10nm) ,而且颗粒的团、凝聚等形态特征可以得到良好的控制。 溅射技术是采用高能粒子撞击靶材料表面的原子或分子交换能量或动量,使得靶材表面的原子或分子从靶材表面飞出后沉积到基片上形成纳米材料。常用的有阴极溅射、直流磁控溅射、射频磁控溅射、离子束溅射以及电子回旋共振辅助反应磁控溅射等技术。 等离子体法的基本原理是利用在惰性气氛或反应性气氛中
银纳米粒子的合成和表征实验报告
银纳米粒子的合成和表征 一、实验目的 1、学会还原法制备银纳米粒子的方法； 2、熟练掌握TU-1901紫外分光光度仪测量吸收光谱； 3、锻炼实验操作能力以及根据实验现象分析原理，独立思考能力。 二、实验原理 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、TU-1902双光束紫外可见分光光度仪 测量原理：由于银纳米粒子的粒度不同，对于不同波长的光有不同程度的吸收，根据其吸收特性，即最大吸收峰对应的波长，可以判断粒子的大小。 银纳米粒子平均粒径与λmax： 平均粒径/nm <10 15 19 60 λmax/nm 390 403 408 416 三、实验仪器与试剂 仪器：电子分析天平、磁力搅拌器、量筒（5mL）、烧杯（一大一小）、移液管（5mL）、容量瓶（50mL）、比色管（50mL）、TU-1902双光束紫外可见光谱仪、滴管、洗瓶、洗耳球、手套等。 药品试剂：1mmol/L AgNO 3溶液、KBH 4 (固体)、蒸馏水、冰块等。
四、实验步骤、实验现象及数据处理 1、配制1.5mmol/L KBH4溶液 （1）减量法称取0.04gKBH4固体于小烧杯中，少量蒸馏水溶解，转移至 50mL容量瓶中，用蒸馏水洗涤并将洗液转移至容量瓶中（重复3次），用蒸馏水定容至刻度线，摇匀。得15mmol/L KBH4溶液。 （2）用移液管移取上述溶液5mL至50mL比色管，用蒸馏水定容至刻度线，摇匀。得1.5mmol/L KBH4溶液。 实验数据：m(KBH4)=22.6177g-22.5792g=0.0385g c1(KBH4)=m/(MV)=0.0385g/(53.94g/mol×50mL)=14.3mmol/L c(KBH4)=c1V1/V2=(14.3mmol/L×5mL)/50mL=1.43mmol/L 2、制备纳米银： 量筒移取15mL1.5mmol/L KBH4溶液于烧杯中，放入磁子，在冰浴、搅拌条 溶液,继续搅拌15min。 件下，逐滴加入2.5mL1mmol/LAgNO 3 现象：开始滴加AgNO 后溶液变黄，之后颜色逐渐加深，一段时间后变成黄 3 棕色。 3、银纳米粒子的表征 （1）测量银纳米粒子的吸收曲线： 光谱测量→设置测量参数→基线测量（蒸馏水）→样品测量→导出数据（得表1）： 波长(nm) 吸光度A 波长(nm) 吸光度A 波长(nm) 吸光度A 500 0.716 430 0.903 360 0.877 495 0.721 425 0.939 355 0.837 490 0.727 420 0.972 350 0.794 485 0.733 415 1.013 345 0.753 480 0.74 410 1.03 340 0.712
纳米银的制备与应用前景
纳米银的制备及其应用研究进展 华侨大学材料科学与工程学院 王健08应化0814131030 摘要：纳米材料是由纳米粒子组成的固体材料，自80时代纳米材料的概念形成后，这种材料就一直受到人们极大的关注，金属纳米材料是纳米材料的一个重要分支，它以贵金属金、银、铜为代表，其中纳米银的研究结果最多，本文主要参阅了中外09~11年的9篇纳米银的制备与应用相关文献筛选总结，并简述了近年来纳米银的制备方法及其应用研究进展，包括物理方法和化学方法。 关键词:纳米银粒子制备物理方法化学方法应用 引言 纳米粒子----也叫超微颗粒，粒径一般在1—100 nm之间，处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域。从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统，亦非典型的宏观系统，是一种典型人介观系统，介于原子、分子和宏观物质之间。随着对各种纳米粒子的不断深入研究，促进了纳米粒子在制药业、纺织业、物理、化学、农业等各领域的广泛应用。纳米银粒子是纳米粒子的一种。在各种金属纳米粒子中，纳米银粒子自从问世以来一直深受人们的关注，这不仅是由于其具有独特的电子特性，光学特性，机械特性和催化特性，并且具有良好的抗菌性、生物兼容性和表面易修饰等优点。因此，纳米银粒子是一种非常有用的纳米材料，可以用作照相制版、生物医用材料、化工的催化剂、陶瓷材料、导电浆料、污水处理、建筑材料、润滑剂、光吸收材料、涂料、传感器、高性能电极材料等。 纳米银粒子的制备方法有很多，人们借鉴已有的制备方法，已制备出各种粒径和结构的纳米银粒子，如球形纳米银粒子、纳米银块体材料、树状纳米银、银纳米管、银纳米带、银纳米链、银纳米立方体、银纳米双凌锥、银纳米线、银纳米三棱柱、银纳米片、银纳米盘等结构，如下图列出的几种：
纳米银的制备及应用研究进展
湖南工程学院 课程论文 学院化学化工学院班级化工1103 姓名吴飞学号201106010305 课程论文题目纳米银的制备及应用研究进展课程名称学科前沿讲座 评阅成绩 成绩评定老师签名 日期：2014 年10 月11 日
纳米银的制备及应用研究进展 吴飞 （湖南工程学院，湖南湘潭 411100） 摘要纳米银具有独特的热光、电磁、催化和敏感等特性,具有广阔的应用前景,是金属纳来材料研究的热点.阐述了制备纳米银的方法,包括化学还原法!光化学还原法!模板法!溶胶一凝胶法! 微乳液法激光烧蚀法等,列举了纳米银在化学反应!光学领域!杭菌领域和作为杭静电材料的主要应用,简述了纳米银制备过程中存在的不足,展望了纳米银合成研究的发展趋势. 关键词纳米银制备方法应用 Research Progress of Preparation and Application of Silver Nanomaterial Wu Fei (Hunan lnstitute of Engineering,Hunan Xiangtan 411100) Abstract Silver nanomaterial, one of the most active researeh fields in the metal nanometer materials, has a wide arnge of applications because of its unique heat , light , electricity and magnetism , catalysis and sensitive features .The prePartion methods of silver nanoparticles are discussed ,including chmeical reduction , photoehmeical reduction ,template , sol-gel method, microemulsion , laser ablation method and so on.Their main applications of nano-silver in chmeical reactions , optical field, anti-bacterial field and anti-static materials are introduced.The shortages in the fabrica -tion process of silver nanomaterial are also outlined. The developing trends of the synthetic technique in the Preparation of the silver nanomaterials are Prospected. Key words silver nanoparticle,preparation,application 前言 纳米银是指粒径为1~100 nm的金属银单质，是一种新兴的功能材料。纳米银独特的热、光、电、磁、催化和敏感等特性引起了化学、物理和材料学家的广泛兴趣，特别是一维、二维的纳米银材料，例如，单分散的纳米颗粒、纳米线、纳米棒、纳米板材和纳米立方体等被认为在化学反应、抗菌和其它领域具有很大的潜在应用。 纳米银具有很高的比表面积和表面活性川，导电率比普通银至少高20倍，因此，广泛用作催化剂材料、防静电材料、低温超导材料和生物传感器材料等阅。另外，纳米银还具有抗菌功能，可应用于医药行业。因此，研究纳米银的制备方法具有重要意义。本文就近年来应用较多的纳米银的合成方法进行了评述，并对其应用作了简要的总结。 1纳米银的应用 纳米银粉基于其粉体粒径小，而具有比表面积大、表面活性点多、催化活性高、熔点低、烧结性能好等优点，此外，它还保留了金属银的导电性好、抗菌性能好，电铸银颜色光亮的优点，使得纳米银粉在热、电、光、声、磁和催化方面具有广阔的应用前景。 1.1纳米银应用于催化领域 纳米银粉由于粒径小、比表面积和表面能高、表面活性点多、表面原子的配位情况与颗粒内部原子有很大差异，具有优良的催化活性和反应选择性，可提高反应效率，因而其催化活性和选
实验三-水热法制备纳米银立方体及光谱分析
水热法制备银纳米立方体及紫外光谱性能研究 一、 实验目的 1掌握水热法合成单分散银纳米立方体的制备方法 2熟悉纳米银立方体的表征方法 二、实验原理 纳米银（Nano Silver ）就是将粒径做到纳米级的金属银单质。由于颗粒尺寸微细化，使得纳米银表现出体相材料不具备的表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子效应等性质。纳米银形貌和大小会影响其性质，所以可控形貌合成纳米银引起了广泛关注。纳米银对大肠杆菌、淋球菌、沙眼衣原体等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭作用，而且不会产生耐药性，广泛应用于环境保护、纺织服饰、水果保鲜、食品卫生等领域。 本实验首先以[Ag(NH 3)2]OH 、葡萄糖、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB ）为原料，采用人们熟知的银镜反应，水热条件下合成银纳米立方体。 反应方程式如下： [Ag(NH 3)2]+ (aq)+ Br - (aq)错误！未找到引用源。AgBr(s) +2NH 3 (aq) (1) [Ag(NH 3)2]+ (aq) +RCHO (glucose) (aq)错误！未找到引用源。Ag (NPs)+ RCOO - (aq) +2NH 4 + (aq) (2) 反应流程如下： 三、仪器与试剂 试剂：硝酸银、氨水、去离子水、葡萄糖、十六烷基三甲基溴化铵、抗坏血酸。 仪器：烧杯、容量瓶、电子天平、搅拌器、反应釜（25 mL ）、紫外可见分光光度计、X 射线衍射仪、扫描电镜、离心机、离心管。 四、实验步骤 1、溶液配制 配制[Ag(NH3)2]OH 30ml :将0.51g ，0.003mol 硝酸银溶解于50ml 的蒸馏水中，向所配置的硝酸银溶液中低价1mol/L 的氨水溶液并剧烈搅拌，直至澄清，想所
纳米银的制备及其药效学研究
西北农业学报 2007,16(3):33~36 A cta A gr icultur ae Bor eali occidental is Sinica 纳米银的制备及其药效学研究* 邱 刚1,李引乾1*,芮亚培1,曹光荣1, 荆娜娜1,许登攀1,王 亮2 (1.西北农林科技大学动物科技学院,陕西杨凌 712100;2.林州市畜牧局,河南林州市 456550) 摘 要:利用液相化学还原法制备出粒径范围在1~100nm的纳米银颗粒,以电镜进行表征,进行纳米银的安全性、稳定性和药效学试验。试验证明纳米银颗粒具有良好的稳定性和分散性,安全无毒,对奶牛子宫内膜炎的3种病原菌大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌、链球菌均有良好的杀菌作用。 关键词:纳米银;安全性试验;稳定性试验;M IC;M BC 中图分类号:S859 文献标识码:A 文章编号:1004 1389(2007)03 0033 04 Study on Preparation of Nanometer Silver and Its Pharmacy QIU Gang1,LI Yin qian1*,REI Ya pei1,CAO Guang rong1, JING Na na1,XU Deng pan1and WANG Liang2 (1.College of An imal S ci Tech,Northw est A&F Un iversity,Yangling S haanxi 712100,China; 2.L inzhou Lives tock Bu reau,Linzhou H e nan 456550,Chin a) Abstract:T o produce nanom eter silver w ith high antibacterial activity,secur ity and stablility.Chem i cal reduction metho d w as applied.Prepare process:T he spherical nano meter silver w as pr epared w ith Ag NO3,N H3!H2O and H2O2under the existence of surfactant Po lyvinylpyrro lidone(PV P).?T he pr oduct w as observed by T ransmission Electron M icroscope(TEM).T o determine the antibac terial effect of nanometer silver to E.coli,Stap hy lococcus,Strep tococcus,antibacterial activity in vitro was car ried out.T he test o f stability w as done in ro om and norm al atm ospher e.T he test o f acute to xicity on chicken is conducted to ev aluate the security of nano meter silv er.The w ell crystallized nanometer silv er w ith even size could be produced by co ntro lling the reaction conditions.Further m ore,the nanom eter silver has hig h antibacter ial pro perty and bio logical security. Key words:Nanometer silv er;Preparation;Security test;Stability test;Pharm acy 纳米银(Nanometer silv er)是指粒径位于1 ~100nm之间的银簇,也称为超微银粒子,由几个到几十个银原子团聚在一起所形成。纳米银具有很强的抗菌活性,以其独特的抗菌机理,完全没有耐药性及其它毒副作用的优势,有望成为很有发展前途的新一代奶牛子宫内膜炎治疗药物。 1 材料与方法1.1 材料 1.1.1 仪器 磁力加热搅拌器(国华79 1型),烘箱,培养箱,SZ 93自动双重纯水蒸馏器, JEM1230型透射电子显微镜,电子天平,超净工作台(AIRT ECH),光学显微镜。 1.1.2 试剂硝酸银(天津市天感化工技术开发有限公司),30%过氧化氢(西安化学试剂厂),聚乙烯吡咯烷酮K30(西安富力化学厂),均为分析 *收稿日期:2006 09 01 修回日期:2006 12 08 基金项目:西北农林科技大学科技创新基金。 作者简介:邱 刚(1981-),男,汉族,硕士研究生,主要从事兽医药理学研究。 *通讯作者:李引乾。
纳米银 聚合物复合材料的制备研究进展
Material Sciences 材料科学, 2018, 8(5), 447-454 Published Online May 2018 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/7611223751.html,/journal/ms https://https://www.wendangku.net/doc/7611223751.html,/10.12677/ms.2018.85050 Progress in Preparation of Nanosilver/Polymer Composites Wenbo Li, Shuhong Sun, Yong Liu, Yan Zhu* Kunming University of Science and Technology, Kunming Yunnan Received: Mar. 23rd, 2018; accepted: Apr. 30th, 2018; published: May 8th, 2018 Abstract Nanosilver/polymer composites have unique physical and chemical properties such as non-linear optical effects and optical energy conversion effects, and have broad application prospects in an-tibacterial self-cleaning, surface enhanced Raman scattering (SERS) and so on. Previous re-searches show that the preparation technology of nanosilver/polymer composites has an impor-tant influence on structure and performance. Its preparation methods can be divided into two categories: mixing nanosilver in polymer and coating nanosilver on polymer surface. In this paper, the methods of mixing nanosilver in polymers—physical blending method, in-situ method and ion exchange method, and the methods of coating nanosilver on polymer surface—physical method, chemical method, and physical-chemical combination method are respectively reviewed. Keywords Nanosilver, Polymer, Composites 纳米银/聚合物复合材料的制备研究进展 李文博，孙淑红，刘勇，朱艳* 昆明理工大学，云南昆明 收稿日期：2018年3月23日；录用日期：2018年4月30日；发布日期：2018年5月8日 摘要 纳米银聚合物复合材料具有非线性光学效应、光能转化效应等独特的物理化学性质，在抗菌自洁、表面*通讯作者。
纳米材料的制备方法与应用要点
纳米材料的制备方法与应用 贾警(11081002) 蒙小飞（11091001） 1引言 自从1984年德国科学家Gleiter等人首次用惰性气体凝聚法成功地制得。铁纳米微粒以来，由于纳米材料有明显不同于体材料和单个分子的独特性质—小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子轨道效应等，以及其在电子学、光学、化工、陶瓷、生物和医药等诸多方面的重要价值。引起了世界各国科学家的浓厚兴趣。几十年来，对纳米材料的制备、性能和应用等各方面的研究取得了丰硕的成果。纳米材料指其基本组成颗粒尺寸为纳米数量级，处于原子簇和宏观物体交接区域的粒子。颗粒直径一般为1~100nm之间。颗粒可以是晶体，亦可以是非晶体。由于纳米材料具有其特殊的物理、机械、电子、磁学、光学和化学特性，可以预见，纳米材料将成为21世纪新一轮产业革命的支柱之一。 2纳米材料的制备方法 纳米材料有很多制备方法，在此只简要介绍其中几种。 2.1溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶法是材料制备的是化学方法中的较为重要的一种，它提供一种再常温常压下合成无机陶瓷、玻璃、及纳米材料的新途径。溶胶-凝胶法制备纳米材料的主要步骤为选择要制备的金属化合物，然后将金属化合物在适当的溶剂中溶解，然后经过溶胶-凝胶过程而固化，在经过低温处理而得到纳米粒子。 2.2热合成法 热合成法制备纳米材料是在高温高压下、水溶液中合成，在经过分离和后续处理而得到纳米粒子，水热合成法可以制备包括金属、氧化物和复合氧化物在内的产物。主要集中在陶瓷氧化物材料的制备中。 2.3有机液相合成 有机液相合成主要采用在有机溶剂中能稳定存在金属、有机化合物及某些具有特殊性质的无机化合物为反应原料，在适当的反应条件下合成纳米材料。通常这些反应物都是对水非常敏感，在水溶剂中不能稳定存在的物质。最常用的反应方式就是在有机溶剂中进行回流制备。 2.4惰性气体冷凝法 惰性气体冷凝法是制备清洁界面的纳米粉体的主要方法之一。其主要过程是在真空蒸发室内充入低压惰性气体，然后对蒸发源采用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等离子体。原料气体分子与惰性气体分子碰撞失去能量，凝集形成纳米尺寸的团簇，然后骤冷。该方法制备的纳米材料纯度高，工艺过程中无其它杂质污染，反应速度快，结品组织好，但技术设备要求高。 2.5反相胶束微反应器法
纳米材料的制备及应用
本科毕业论文(设计) 题目：纳米材料的制备及应用 学院：物理与电子科学学院 班级： XX级XX班 姓名： XXX 指导教师： XXX 职称： 完成日期： 20XX 年 X 月 XX 日
纳米材料的制备及应用 摘要:近几年来，由于纳米材料有众多特殊性质，人们越来越关注纳米材料。科技的迅猛发展使纳米材料的制备变得更加成熟。本论文讲述纳米材料的制备，以及纳米技术在将来的应用。 关键词：纳米材料物理方法化学方法应用前景
目录 引言 (1) 1.纳米材料的物理制备方法 (1) 1.1物理粉碎法 (1) 1.2球磨法 (2) 1.3.蒸发—冷凝法 (2) 1.3.1.激光加热蒸发法 (2) 1.3.2.真空蒸发—冷凝法 (4) 1.3.3.电子束照射法 (4) 1.3.4.等离子体法 (5) 1.3.5.高频感应加热法 (5) 1.4.溅射法 (6) 2.纳米材料的化学制备方法 (7) 2.1化学沉淀法 (8) 2.2化学气相沉积法 (8) 2.3化学气相冷凝法 (10) 2.4溶胶--凝胶法 (10) 2.5水热法 (11) 3.纳米材料的其他制备方法 (12) 3.1分子束外延法 (12) 3.2静电纺丝法 (13) 4.纳米材料的应用前景 (14) 5.总结 (14) 参考文献 (15) 致谢 (16)
引言 纳米材料是指任一维空间尺度处于1—100nm之间的材料。它有着不同寻常的性质，如小尺寸效应可引起物理性质的突变，从而具有独特的性能；量子尺寸效应和表面与界面效应使其具有了一般大颗粒物不具备的性质，如对红外线、紫外线有很强的反射作用，应用到纺织品中有抗紫外线，隔热保温作用。纳米材料的这些特性使其在化工、物理、生物、医学方面都有非常重要的价值]1[。多年以来，通过科学家们的潜心研究，使纳米材料在其制备及其应用中得到了很大的发展。纳米材料将逐渐进入人们的日常生活，并将成为未来新工业革命的必备材料。 1.纳米材料的物理制备方法 1.1物理粉碎法 物理粉碎法就是用机械粉碎和电火花爆炸等方法得到纳米微粒]2[。此方法操作简单，成本较低，但得到的纳米微粒纯度不高，分布也不均匀。 图1. 机械粉碎法仪器图
纳米银的研究进展
Hans Journal of Nanotechnology 纳米技术, 2012, 2, 50-57 doi:10.4236/nat.2012.23010 Published Online August 2012 (https://www.wendangku.net/doc/7611223751.html,/journal/nat.html) Research Progress of Nanosilver* Haoquan Zhong#, Weijie Ye#, Xiaoying Wang?, Runcang Sun State Key Laboratory of Pulp & Paper Engineering, School of Light Industry and Food Sciences, South China University of Technology, Guangzhou Email: ?xyw@https://www.wendangku.net/doc/7611223751.html, Received: May 28th, 2012; revised: Jun. 12th, 2012; accepted: Jun. 19th, 2012 Abstract: This article introduces the preparation method of nanosilver material, including chemical reduction, physical reduction and biological reduction. In chemical reduction, the silver nitrate or silver sulfate and reducing agent react in the liquid phase, which can make the nanosilver with small size and good reproducibility. Physical reduction includes optical quantum reduction and microwave reduction, it has high efficiency and no hysteresis effects. Biological reduc-tion is the use of biological resources or natural materials for preparation of nanosilver, it shows great potential because of broad raw materials and green and mild reaction conditions. Moreover, the paper reviews the superior characteristics of nanosilver in thermal, optical, electrical, mechanical field, as well as its strong catalytic activity and antimicrobial properties. At last, we prospect the future development of nanosilver. Keywords: Nanosilver; Preparation Method; Application 纳米银的研究进展* 钟浩权#，叶伟杰#，王小英?，孙润仓 华南理工大学轻工与食品学院，制浆造纸国家重点实验室，广州 Email: ?xyw@https://www.wendangku.net/doc/7611223751.html, 收稿日期：2012年5月28日；修回日期：2012年6月12日；录用日期：2012年6月19日 摘要：本文介绍了纳米银材料的制备方法，主要包括化学还原法，物理还原法和生物还原法等。化学还原法是将硝酸银和硫酸银等银盐和适当的还原剂在液相中作用，所制得的纳米银粒度小、重现性好。物理还原方法以光量子还原法和微波还原法为主，具有高效、无滞后效应等特点。生物还原法是利用生物资源或天然材料来制备纳米银，其原料来源广泛、绿色环保、反应条件温和，具有很大的发展潜力。本文还综述了纳米银在热学、光学、电学、力学等方面的优越特性和其较强的催化活性以及抗菌性能，并展望了纳米银在未来的发展方向。 关键词：纳米银；制备方法；应用 1. 引言 纳米材料(Nanomaterial)是由尺寸范围在1~100 nm之间的纳米微粒(Nanoparticles)组成的一种材料，具有表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。纳米材料在光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面具有优异的性质。纳米银材料是21世纪新型的抗菌除臭剂研究开发最为广泛的一种。纳米银材料包括单纯纳米级的银(Ag)单质颗粒组成的材料，以及银离子(Ag+)附载于纳米级的载体(如纳米沸石、纳米磷灰石及多聚体等)上而成的材料。近年来，纳米银的研究无论是在制备、性质还是应用都取得了极为丰富的研究成果。纳米银材料现已广泛应用于陶瓷、电子工 *基金项目：国家自然科学基金资助项目(30972323和31170558)；广州市珠江科技新星专项项目(2012069)；华南理工大学中央高校基本科研业务费项目(2012ZZ0080)。 #共同第一作者。 ?通讯作者。
BiOBr纳米材料的制备与应用研究进展
2018年第18期广东化工 第45卷总第380期https://www.wendangku.net/doc/7611223751.html, ·235 ·BiOBr纳米材料的制备与应用研究进展 代弢1，汪露2 (1．西南民族大学化学与环境保护工程学院，四川成都610041；2．西南民族大学生命科学与技术学院，四川成都610041) Progress of Preparation and Application of BiOBr Nanomaterials Dai Tao1, Wang Lu2 (1. College of Chemistry & Environment Protection Engineering, Southwest Mizu University, Chengdu 610041； 2. College of Life Science & Technology, Southwest Mizu University, Chengdu 610041, China) Abstract: BiOBr nanomaterials have a unique electronic structure, a suitable band gap width and good catalytic performance. In this paper, the preparation and modification methods of BiOBr are summarized. And the application of BiOBr in energy and environment is expounded. We also described the prospect of BiOBr in photocatalysis. Keywords：BiOBr；nanomaterials；preparation and anapplication 近年来，由于环境和能源的问题不断突出，BiOBr纳米材料作为一种新型的光催化纳米材料，对解决能源和环境这一世界性的难题具有重要的意义。BiOBr具有独特的电子结构和良好的催化活性。目前纳米BiOBr材料已采用多种方法成功制备，本文重点归纳了BiOBr纳米光催化材料的制备以及在能源和环境领域的应用研究进展，为今后的研究提供方向和指导。 1 BiOBr的结构特性 BiOBr属于典型的横跨五、六、七三主族三原子复合半导体材料，它一般的结构通式是Bi l O m Br n[1]。一般来说，它的晶型属于四方氟氯铅矿(PbFCl-型)结构。Bi3+周围的O2-和Br-成反四方柱配位。对于Bi l O m Br n来说，其价带主要是通过O 2p和Br 4p态形成以及其导带主要是通过Bi 6p态形成。Bi l O m Br n的稳定性主要依赖于其制备条件、结构尺寸和反应环境等[2-4]。 2 BiOBr纳米材料的设计与合成 随着合成技术的迅速发展，纳米材料得到进一步发展。发展了众多BiOBr纳米材料的方法。现对近年来BiOBr纳米材料的合成方法进行归纳： 2.1 水解法 水解法是利用Bi3+的水解特性[5]，利用BiBr3在碱性条件下合成BiOBr沉淀。该方法操作简单，可以规模化生产。但获得的BiOBr纳米材料尺寸不均一，活性较差。 2.2 水热法 水热法是在密闭的容器内高压条件下合成的方法。将Bi源和Br源在反应釜内反应合成BiOBr晶体。反应时间和温度会对催化剂的活性产生一定的影响。水热法可以获得结晶相对较好的BiOBr晶体。 2.3 溶剂热法 溶剂热法是水热法的发展，它与水热法的区别是使用有机溶剂。Wu等人通过调控溶剂乙醇和水的体积比合成出了9 nm厚的BiOBr薄片[6]，当溶剂热反应温度为333 K，溶剂为纯水溶液时，得到约32 nm厚，当反应溶剂变为乙醇:水=4:3时，BiOBr纳米片的厚度变为9 nm左右，并且形貌均匀分布，同时表现出良好的结晶性。乙二醇，甘油和甘露醇等也常用作溶剂制备BiOBr。 2.4 离子液法 离子液体是在室温下呈液态的物质，具有蒸汽压低，难挥发，热稳定性高，溶解性好等优点。与水和溶解相比，离子液体可以看成是一种优良的溶剂。因此利用离子液辅助溶剂合成BiOBr纳米材料，在可见光下可以有效降解污染物。 2.5 共沉淀法 采用共沉淀法可得到粒径约500 nm的BiOBr纳米催化剂，这种先调配前驱体溶液再高温处理的合成方法，易于通过调控温度处理条件来调控产物形貌。且共沉淀法制备得到的BiOBr纳米材料的催化活性是水热法制备的材料活性的5倍左右[7]。 2.6 微波超声法 通过微波辅助方法可以获得具有优异可见光降解能力的BiOBr纳米材料。Li等人通过自组装过程[8]，采用一种简单的微波合成法制备了一种均匀分散的多级结构的BiOBr纳米材料，其形貌为花状结构的BiOBr材料。该材料对Cr6+在较广pH值范围内表现出优异的吸附去除能力。与其他方法相比，微波加热的反应体系由于受热更均匀体系分散更好制备得到的BiOBr粒径更为均匀因而广泛应用于无机纳米材料BiOBr的合成制备。 2.7 静电纺丝法 Veluru等人通过静电纺丝的方法合成的BiOBr纳米纤维[9]，通过调控溶剂的粘性得到不同长度的BiOBr以及不同直径的BiOBr纳米材料。同时对茜素红表现出极高的光催化降解活性。 3 BiOBr纳米材料在光催化中的应用进展 3.1 在能源问题中的应用 3.1.1 光解水制氢 目前，氢气是一种公认的最重要的清洁的新能源。所谓的氢经济的成功在很大程度上依赖于找到一种有效的实际批量生产氢气的途径。自1967年发现使用光电化学电池组成的单晶二氧化钛阳极和铂阴极在紫外光照射下可以使水裂解为氢气以来，光催化水裂解反应已被广泛认为是大量获得氢气最具发展前景的一种手段。利用Cr掺杂的Bi系纳米材料有效的降低了禁带宽度，从而提升了在可见光下催化剂产氢的效率[10-12]。 3.1.2 光催化合成氨 目前氮气的固定主要是通过Haber-Bosch反应，但是严苛的反应条件(Fe基催化剂、15-25 MPa、573-823 K )使得消耗极大的其他能源并且释放出大量的温室气体。人们在催化合成氨领域没有停下奋斗的脚步。Zhang等人通过向BiOBr进行表面改性使得在BiOBr材料表面产生氧空位，而氧空位极大的有利于N2的吸附，进而进一步促使光固氮这一过程的发生，从而极大地提升了固氮效率[13,14]。 3.1.3 光催化二氧化碳还原 光催化二氧化碳还原是指模拟太阳光的光合作用将CO2转换为其他的含碳燃料，比如甲醇、甲醛以及一些其他的精细化学品[15-19]。Chai等人通过向多级结构的BiOBr纳米材料引入表面氧空缺以提高CO2向CH4的转化效率差，同时进一步的比较了不含氧空位的BiOBr纳米材料其转化产物主要为CO。 3.2 在环境问题中的应用 随着工业化进程的不断加快，工业废水所造成的水体污染问题越来越严重。其中，一些抗生素类的药物和有机染料造成的废水因为具有高毒性、强致癌性等危害，对日常生活带来极大的安全隐患。近年来，大量的研究发现铋系半导体光催化材料由于具有较好的可见光响应并且能够使有机污染深度矿化而被广泛的应 [收稿日期] 2018-08-30 [作者简介] 代弢(1992-)，男，博士，四川省雅安市人，讲师，主要研究方向为类贵金属催化剂的可控合成及在催化中的应用。
纳米材料制备与应用
1 纳米材料：是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由他们作为基本单元构成的具有特殊性能的材料。 2 (1)零维：指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米颗粒、原子团簇等。 (2)一维：指在空间三维中有两维尺度处于纳米尺度，如纳米线、纳米带、纳米棒、纳米管等。 (3)二维：指在空间中有一维处于纳米尺度，如纳米片、薄膜等。 原子团簇是指几个至几百个原子的聚集体，是介于单个原子与固态之间的原子集合体。其粒径小于或等于1 nm，如Fen, CunSm, CnHm(n和m均为整数) 和碳族(C60, C70和富勒烯等)。原子团簇既不同于具有特定大小和形状的分子，也不同于分子间以弱相互作用结合而成的聚集体以及周期性很强的晶体。原子团簇的形状可以是多种多样的，它们尚未形成规整的晶体，除了惰性气体外，都是以化学键紧密结合的聚集体。 幻数：当团簇随着所含原子数目n在某个特定值n=N，团簇特别稳定，此时的N值就是团簇的幻数。 C60是一种碳的原子团簇。60个碳原子构成像足球一样的32面体，包括20个六边形，12个五边形。 C60制备：电弧法，两个石墨棒在抽真空通氦气下靠近并放电，气化出C等离子体，再合并形成C60. 纳米颗粒是指颗粒尺寸为纳米量级的超细微粒，它的尺寸大于原子团簇，小于通常的微粉。一般粒径在1-100 nm之间。 二维纳米材料：石墨烯、过度金属二硫化物、Co(OH)2。 纳米孔材料：孔径在1-100 nm且具有显著表面效应的多孔材料。d<2 nm，微孔(microporous)、2 nm
纳米材料的合成及其应用
纳米材料的合成及其应用 摘要：本文介绍了几种纳米材料的合成制备的方法，主要是固相法、液相法和气相法，并且简单的介绍了其应用领域。 关键词：纳米材料、固相法、液相法、气相法 引言： 纳米级结构材料简称为纳米材料，是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性。纳米材料出现的重要科学意义在于它引领人们认识自然的新层次,是知识创新的亮点。在纳米领域发现新现象,提出新概念,认识新规律,建立新理论,为构建纳米材料科学体系新框架奠定基础[1]。材料的结构决定材料的性质。 纳米材料产生的特殊效应,具有常规材料所不具备的性能,使得它在各个方面的潜在应用极为广泛，并且非常普遍[2～4]。 一、纳米材料的制备方法 1. 固相法 传统的固相合成法反应温度较高,能耗太,而且难以得到高纯度、各组分完全均匀、物相单一的产物,因而不宜用来制各纳米氧化物。 传统的固相法是将金属盐和金属氢氧化物按一定的比例充分混合,发生复分解反应生成前驱物,多次洗涤后充分研磨进行煅烧,然后再研磨得到纳米粒子。此法设备和工艺简单,反应条件容易控制,产率高,成本低,环境污染少,但产品粒度分布不均,易团聚。刘长久等[5]采用固相反应法制备了粒径为30nm的NiO纳米粉体,并对其电化学性能进行了研究。Feng Li等[6]在环境温度下用固相反应成功地合成了纳米氧化物SiO2、 CeO2、SnO2,并初步探讨了环境温度下纳米材料的形成机理。贾殿赠等[7]对此法进行了改进,在固相配位化学反应的基础上,将室温固相配位化学反应引入金属氧化物纳米粒子的合成中,提出一种室温固相化学反应合成纳米材料的新方法,即用室温固相化学反应首先制得前驱物,进而前驱物经热分解得纳米金属氧化物。此法不仅是无溶剂反应,而且许多反应可在室温或低温条件下发生。因此从原料的使用、合成条件及合成工艺等方面考虑,固相配位化学反应法在合成新颖纳米材料方面具有其潜在的优点。目前采用此新方法已制得纳米CuO[8]、ZnO、NiO等。