纳米银的制备及应用研究
纳米银的制备及应用研究
作者：陈国杰， 宫永纯， 陈延明， 沈国良， 毛萍丽， 袁晓光
作者单位：陈国杰,宫永纯(沈阳工业大学石油化工学院,辽宁辽阳 111003 沈阳工业大学材料科学与工程学院,辽宁 沈阳 110178)， 陈延明,沈国良(沈阳工业大学石油化工学院,辽宁辽阳
111003)， 毛萍丽,袁晓光(沈阳工业大学材料科学与工程学院,辽宁 沈阳 110178)
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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
纳米银的制备及应用研究进展
Hans Journal of Nanotechnology纳米技术, 2018, 8(2), 9-16 Published Online May 2018 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/897085371.html,/journal/nat https://https://www.wendangku.net/doc/897085371.html,/10.12677/nat.2018.82002 Progress in Preparation and Application of Nanosilver Shuhong Sun, Wenbo Li, Yong Liu, Yan Zhu* Kunming University of Science and Technology, Kunming Yunnan Received: Mar. 20th, 2018; accepted: Apr. 27th, 2018; published: May 4th, 2018 Abstract Nanosilver has good electrical, thermal, catalytic, optical and antibacterial properties. This article compared the advantages and disadvantages of the three different methods of nanosilver prepa-ration: physical method, chemical method and biological method. The application of nanosilver in the fields of catalytic materials, optical materials, biomedicine, new energy and electronic device was reviewed. Keywords Nanosilver, Physical Method, Chemical Method, Biological Method 纳米银的制备及应用研究进展 孙淑红，李文博，刘勇，朱艳* 昆明理工大学，云南昆明 收稿日期：2018年3月20日；录用日期：2018年4月27日；发布日期：2018年5月4日 摘要 纳米银具有良好的导电、导热、催化、光学及抗菌性能。本文比较了物理法，化学法及生物法三种不同纳米银制备方法的优缺点，综述了纳米银在催化材料、光学材料、生物医疗、新能源以及电子器件等领域的应用进展。 *通讯作者。
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
纳米银粉的液相还原制备方法
纳米银粉的液相还原制备方法 摘要：纳米银粉因粒径小(1～100nm)、比表面积大、表面活性位点多、高导电性等优良特点，已被广泛用作各类电池的电极材料。本文综述了纳米银粉的液相还原制备及其各方面应用，对今后的发展趋势进行了展望。 关键词：纳米银粉、液相还原、制备 Liquid phase reduction method for preparing nanometer silver powder Abstract: Nanosilver powder has been widely applied in the electrode materials due to its small grainsize，large specific surface areas，many active sites Oil the surface，and high conductivity．This paper reviews the nanosilver liquid preparation and all aspects of application of the reduction, the future development trends are discussed. Key words:nanosilver powder、reduction in liquid phase、Preparation 引言 人类社会进入21世纪以来，高新技术发展迅速，特别是生物、信息和新材料等代表了高新技术的发展方向。在信息产业飞速发展的今天，新材料领域有一项技术引起了世界各国政府和科技界的高度关注，这就是纳米科技。[]6纳米材料被誉为21世纪最有前途的材料, 自20 世纪80 年代以来逐渐成为各国研究开发的重点, 引起人们极大的关注, 其应用已十分广泛, 在磁性材料、电子材料、光学材料以及高强、高密度材料的烧结、催化、传感等方而有广阔的应用前景。银纳米粒子不仅具有一般纳米粒子的性质, 作为贵金属纳米的重要一员, 具有独特的光学、电学、催化性质, 可广泛应用于催化剂材料、电池电极材料、低温导热材料和导电材料等。而且, 与其他金属纳米材料相比, 银纳米粒子具有最优良的导电性能和较好电催化性能, 将银纳米粒子修饰到电极上有着较大的应用价值和前景。因此, 研究纳米银的制备方法具有重要意义, 纳米银的制备及改进技术从纳米抗菌材料起始以来就成为研究者及开发商们广泛关注的热点。[]2 1、纳米银粉的基本概念和性质 纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米微粒组成。银粉是一种重要的贵金属粉末，广泛的应用于催化剂、抗菌材料、医药材料、电子浆料等领域。[]1纳米粉末是指尺寸范围为1～100nm的粉末，是介于单个原子、分子与宏观物体之间的原子集合体，是一种典型的介观
制备纳米银的方法2015
制备纳米银的方法2015 1硼氢化钠还原剂，柠檬酸钠为包覆剂 先配制NaBH4的柠檬酸钠混合溶液：水57.0ml，0.01M 的NaBH4 0.6ml，0.01M 的柠檬酸钠 0.5ml。配3个不同pH的溶液，在快速磁力搅拌下， ⑴第一瓶，测定这个混合溶液的pH，估计是6或7， ⑵第二瓶，加入NaOH，调节pH到8或者9， ⑶第三瓶，加入HNO3调节pH到6或者5. 以上三种不同pH溶液，在快速磁力搅拌下，加入0.01M 的硝酸银溶液0.5ml，搅拌3min。 所制得的纳米银溶液，用紫外分光光度计测定纳米银的吸收波长。 2柠檬酸钠作为还原剂和包覆剂 ⑴配置0.001M硝酸银溶液 硝酸银（分子量170）0.0849 g 溶于500ml水 第一瓶，测定硝酸银溶液pH，估计偏酸性， 第二瓶，加入NaOH，调节pH到8或者9， 第三瓶，加入HNO3，调节pH到6或者5. ⑵配置1%柠檬酸钠溶液 1 g 柠檬酸钠溶于100 ml水中 50ml 0.001M硝酸银溶液加热到沸腾，然后逐滴加入5ml 1%的柠檬酸钠。这个过程中是剧烈混合，然后，移除热源，冷却到室温。 所制得的纳米银溶液，用紫外分光光度计测定纳米银的吸收波长。 3 茶叶制取 (1)量取一定量的硝酸银及三次蒸馏水,配制0.001mol/L的AgNO3,避光保存,待用。 (2)萃取茶叶浸取液 250ml水放于500ml烧瓶中煮沸后，将茶叶0.5g放入烧瓶中浸取,待浸取液冷却后,将浸取液用真空泵抽滤, 所得浸取液即为所需溶液,冷却留作待用。 第一瓶茶叶浸取液，测定其溶液pH，估计偏酸性， 第二瓶茶叶浸取液，加入NaOH，调节pH到8或者9， 第三瓶茶叶浸取液，加入HNO3，调节pH到6或者5. 以上三种50ml所制的茶叶滤液中放到恒温水浴锅加热,并用精密增力电动搅拌器搅拌,控制温度在80℃，分别向其中逐滴加入5ml的硝酸银溶液(0.001mol/L)。反应30分钟后,关闭水浴锅的电源与搅拌器搅拌,停止反应,冷却至室温,溶液颜色变为深棕色。 所制得的纳米银溶液，用紫外分光光度计测定纳米银的吸收波长。
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/897085371.html,/journal/ms https://https://www.wendangku.net/doc/897085371.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
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/897085371.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。
纳米材料的制备与应用文献报告
《纳米材料的制备与应用》文献报告 由于第一年到学校学习，尚未进入课题组，老师也未提起过我未来从事的领域，自己本身不是材料专业出身，现在接触这方面内容亦较少，所以选择文献领域的时候就参考了同所学材料的同学，所里研究的主要是二氧化钛纳米晶体，我就在网上找了相关内容学习，主要学习了两个方面的内容，一是二氧化钛纳米晶体本身的制备过程的实验及优化，另一方面是它在太阳能电池上的相关应用，我的报告也从这两个方面展开。 一、二氧化钛纳米晶体 《A facile solution-phase synthesis of high quality water-soluble anatase TiO2 nanocrystals》《TiO2 nanocrystal films for sensing applications based on surface plasmon resonance》在过去的几十年里，二氧化钛纳米晶体由于在具有高表面积的同时还存在电子和光电子特性以及量子尺寸效应，在太阳能转化、光电催化、传感器和光致变色器件等多方面都有应用，存在巨大的价值。目前所知二氧化钛主要以三种结晶态存在：锐钛矿、板钛矿和金红石，在这三种类型中，锐钛矿具有最佳的光敏性和光电性。 而在二氧化钛合成过程中，如何得到高结晶度仍是一个主要问题。许多二氧化钛常规的合成办法是基于酸性环境下的溶胶-凝胶过程，由钛的醇盐的水解和冷凝作用完成，但由于醇盐对空气湿度的高度敏感，以致在室温条件下，水解作用很难控制，大多数情况下，得到的是不定形二氧化钛。 1.合成二氧化钛纳米晶体 《TEM study of TiO2 nanocrystals with different particle size and shape》 《Template synthesis of structuredtitania using inverse opal gels》 56mL的钛醇盐和100mL去离子水混合搅拌，形成白色沉淀，再用去离子水冲洗，滤饼和2.28gTMAH以及10mL去离子水一起经过高压消毒锅，在120°C下加热18h，在190°C 下加热4.5h。最终反应物中的水在真空中转移并稀释至大约20mL。取不同体积的上述溶液，分别加入25wt%、0.16M的TMAH。利用配置后的溶液制成样品进行TEM和高分辨率TEM 检测。 结果表明，在碳薄片上沉降的二氧化钛纳米晶体的大小和形状决定于颗粒物浓度、PH 值和有机添加剂的类型。一般而言，高pH值利于生成立方体纳米晶体，低pH利于生成正方晶体。过度稀释颗粒物浓度会生成球形纳米晶体。在TMAH的辅助作用下，二氧化钛纳米晶体能够在水蒸发的过程中，在碳薄片上进行自组装。 2.制备过程有机添加剂的影响 《Controlled structure of anatase TiO2 nanoparticles by using organic additives in a microwave process》 在上一篇文章的基础上，找到了另一篇关于在制备二氧化钛纳米颗粒的过程中使用有机添加剂的文章。 在合成二氧化钛的过程中，也要控制微波的时间和经济效率。 在合成十面体锐钛矿结构时，使用PVA、PAAc、PVP、PEG和PAANa进行对比试验，通过TEM和XRD对最终的合成产物进行分析，PAAc是最理想的聚合物添加剂。 而在酸性（PH4）或者中性（pH7）媒介中，锐钛矿和金红石分别是67:33和97:3，只有在pH10时，XRD峰才与锐钛矿相符合。且pH10也是在没有添加剂合成纯净的锐钛矿相时的最优选择环境。