化学还原法制备纳米银粒子及表征

塞胃科莓　化学还原法制备纳米银粒子及表征　荆、冲　（江苏省盐城师范学院化学化工学院）　摘要：本文采用液相还原法以硼氢化钠作为还原剂，在十二烷基硫酸钠　表面保护剂分子间存在位阻效应也增大了颗粒间距离，避免了银颗　保护下合成了采用一次还原、二次还原制备不同粒径的纳米银，用傅立叶红　粒间碰撞聚合长大。另外，ＰＶＰ对银粉粒子形状的改善应归于ＰＶＰ　外光谱（ＦｒＩＲ）、紫外一可见分光光度计（ｕｖ—ｖｉｓ）、荧光分光度计等对纳米银　的分子吸附使银晶核表面能力降低，吸附了ＰＶＰ分子的银晶核具　的进行了表征。结果表明：纳米粒子稳定，且二次还原粒径明显长大。　关键词：纳米银化学还原法二次还原　０引言　纳米粒子一般指尺寸在１ｎｍ至１００ｎｍ之间的粒子，是处在原　子簇和宏观体交界的过渡区域。从一般的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　的介观系统。它具有一系列新异的物理化学特性，涉及到纳米材料　中所忽略或根本不具有的基本物理化学问题。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　的抗茵杀菌活性，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）ｊ０／ｊｎ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，用纳米银敷衍料涂烧伤　创面及久治不愈的痔疮，可以收到良好的效果。由于纳米银的诸多　应用使它的制备变得尤为重要。目前纳米银的制备方法主要有化学　还原法、沉积法、电极法、蒸度法、机械研磨法、辐射化学还原法、激　光气相法、激光烧蚀法、微乳液法等。其中化学还原法因其设备简　单、操作方便，节能而成为制备的主要方法。本研究采用聚乙烯吡咯　烷酮（ＰＶＰ）作保护剂，以抗坏血酸和硼氢化钠为还原剂，采用连续　还原法制备银纳米粒子。　１实验部分　有疏水性，降低了表面能，使得反应后继续生成银原子在晶核表面　均匀生长，易于得到球形粒子。　１．３化学还原法制备纳米银步骤　１．３．１一次还原在盛有６０ｍＬ水的烧杯中加０．０８４４ｇ聚乙烯　吡咯烷酮（ＰＶＰ）和４ｍＬ、０．００６０ｍｏｌｌＬ硝酸银溶液，在用６０ｍＬ　０．００８０ｍｏｌ／Ｌ硼氢化钠溶液慢慢滴ＪＪｏ￣Ｊ混合液中，溶液由原来的无　色变为橙黄色，为了使反应完全进行把混合液放在磁力搅拌器上搅　拌２小时，为了除去未反应的离子干扰，把溶胶装在自制的透析袋　中透析２４小时，最后把溶胶一分为二，一份在６０℃温度的件下旋　转蒸发、放在４Ｏ℃温度下真空干燥箱里干燥制得一次还原的纳米　银粒子，用于红外表征，另一份用作二次还原。　１．３＿２二次还原再向一次还原制得的溶胶中加２ｍＬ、　ｏ．００６０ｍｏｌ／Ｌ硝酸银溶液，然后用３０ｍＬ、０．００３８ｍｏｌ／Ｌ抗坏血酸溶　液进行二次还原，把混合液放在磁力搅拌器上搅拌２小时，溶胶的颜　色加深，为了除去其它未反应的离子干　进行二次透析。然后在　６Ｏ℃温度的件下旋转蒸发二次还原得到纳米银溶胶，最后放在４０℃　温度下干燥箱里干燥，制得二次还原的纳米银粒子，用于红外表征。　２结果与讨论　１．１化学试剂及仪器试剂：硝酸银、抗坏血酸、硼氢化钠、聚乙　烯吡咯烷酮（ＰＶＰ）、无水乙醇、胶棉液。仪器：８８—１型磁力搅拌器、　ＤＺＧ一６０２０型真空干燥箱、玻璃仪器气流干燥器、ＳＨＢ—ｌｉｌＴ型循环　水式多用真空泵、ＷＢ一２００型旋转蒸发仪、ＤＤＳＪ一３０８Ａ型电导率　仪、ＳＰＥＣＯＲＤ一￥６００型紫外测试仪、ＬＳ５０Ｂ型荧光分光度计、Ａ—　ＶＡＴＡＲ一３６０型傅立叶变换红外光谱仪。　１．２实验　１＿２＿１化学原法化学还原法一般是指在液相条件下，用还原剂　还原银的化合物而制备纳米银粉的方法。该法是在溶液中加入分散　剂，以水合肼、硼氢化钠、次亚磷酸钠、葡萄糖、抗坏血酸、双氧水等　作还原剂还原银的化合物。反应中，分散剂可控制反应的过程，降低　银粒子的表面活性，从而控制生成的银微粒在钠米数量级。常用的　分散剂有ＰＶＰ（聚乙烯吡咯烷酮）、ＰＶＡ（聚乙烯醇）、明胶等。　１＿２．２　ＰＶＰ控制晶粒长大与稳定的原理ＰＶＰ与银离子配合使　用，能促使银颗粒成核，从而可以防止晶粒长大作用和降低粒子团　聚的作用【１２】。在实验体系中，当使用粒子型表面活性剂作分散剂，　由于吸附了高分子电解质的纳米颗粒表面带有相同电荷，使得相同　颗粒间形成双电子层而产生了静电斥力作用，因而可阻纳米粒子问　的相互团聚。在使用了非离子表面活性剂的情况下，由于被吸附的　高分子物质在颗粒表面形成了精密保护层。其高分子有机长链的空　间位阻作用又使本来相互结合的纳米银颗粒表面隔开，阻止了纳米　粒子相互间的团聚。ＰＶＰ因不带电荷，故其分散作用因归于位阻效　应，ＰＶＰ通过Ｎ和Ｏ原子与纳米银粒子配位，留下Ｃ—Ｈ长链伸向　四周阻止了纳　银离子间的相互团聚。也就是说当银晶核一旦形　成，表面活性剂分子中的氧原子立即吸附在银晶核表面形成键合，　这种作用能在纳米粒子表面形成一层分子膜阻碍颗粒间相互接触：　删ｍ啪咖咖ｍ　ｍ孽｝珊瑚ｍ　ｍ　０　　浅议断路器及其选择　田涛　（南京航空航天大学）　摘要：本文简要介绍了断路器概念、类型、参数设定及其选用　关键词：断路器功能参数选用　１断路器概念　出，这些问题已经获得了不同程度的改进。断路器根据保护类型有Ａ　类和Ｂ类之分：Ａ类为非选择型，Ｂ类为选择型。所谓选择型是指断　路器具有过载长延时、短路短延时和短路瞬时的三段保护特性。仅有　断路器是控制电流通断的设备，主要用于对线路及设备的保　过载长延时、短路瞬时的二段保护，它们是属于非选择型的Ａ类断路　护，当电路中出现过载、短路、欠压等故障时，能迅速切断电源，保护　器。选择性保护，如图１所示。当Ｆ点短路时，只有靠近Ｆ点的ＱＦ２　线路、负载及相关设备的安全。　断路器动作，而上方位的ＱＦ１断路器不动作，这就是选择性保护（由　于ＱＦ１不动作，就使未发生故障的ＱＦ３、ＱＦ４支路保持供电）。如果　断路器按结构型式，可分为塑壳式和框架式两大类。作为进线开　ＱＦ２和ＱＦ１都是Ａ类断路器，则Ｆ点发生短路，短路电流值达一定　关，一般选择框架式断路器，框架断路器具有模块化结构、智能化过　值时，ＱＦ１、ＱＦ２同时动作，ＱＦ１断路器回路及其下的支路全部停电，　电流保护功能、选择性保护精度高、供电可靠性强，零飞弧距离等特　就不是选择性保护了。能够实现选择性保护的原因是，ＱＦ１为Ｂ类断　点，同时带有开放式通讯接口，可进行遥测、遥控，能够满足控制中心　路器，它具有短路短延时性能，当Ｆ点短路时，短路电流流过ＱＦ２支　和自动化系统的要求。但是框架式断路器有体积大、价格高、接触防　路，也流过ＱＦ１回路，ＱＦ２的瞬时动作脱扣器动作（通常它的全分断　护较差等弱点，所以作为进线断　时间不大于０．０２ｓ），因ＱＦ１的短延时，ＱＦ１在０．Ｏ２　内不会动作（它　路器，它并不是最佳选择。塑壳式　的短延时≥Ｏ．１ｓ或ＯＩ２、０．３、０．４ｓ）。在ＱＦ２动作切断故障线路时，整　断路器有体积小，安装紧凑、外形　个系统就恢复７正常。可见，如果要达到选择性保护的要求，上一级　美观、价格低、接触防护好等特　的断路器应选用具有三段保护的Ｂ型断路器。　点，以往它没有成为进　开关的　３断路器参数设定　首选，主要受到其容量小，短路分　断路器一般具有两个反映断路器短路分断能力的参数：额定极　断能力低，选择性和短时耐受能　限短路分断能力Ｉｃｕ与额定运行短路分断能力Ｉｃｓ。额定极限短路　力差这几方面因素的限制，但是　分断能力（Ｉｃｕ）是指在一定的试验参数（电压、短路电流、功率因数）　随着技术的发展和新产品的推　条件下。经一定的试验程序，能够接通、分断的短路电流，经此通断　２断路器类型　圈１　（上接第２２０页）　言　基　呈　Ｉ．Ｌ　量　２００　３００　４００　５００　６００　７００　８００　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ（ｎｍ）　圉２　Ａｇ＋与ＰＶＰ作用的同步荧光光谱圈　Ｗａｖｅ　ｎｕｍｂｅｍ（ｃｍ）　图３红外光谱　一次还原，二次还原制备的纳米银颗粒的粒径不同，说　米银的荧光特征吸收峰　说明Ａｇ＋离子在一次、二次还原中被还原　等研究表明，此外ＰＶＰ与纳米　成生成了纳米Ａｇ。同时从图中还可以看出，两次还原纳米应的荧光　明二次还原是在一次还原的纳米粒子的表面进行，谱峰位置没有发生显著的变化。但强度有所变化，说明两次生成的　银之间有着一定的作用。　纳米银的粒径有所不同。　２．３红外数据以及分析图３是红外光谱图，从图谱可以看出，　参考文献：　【１】李亚栋，贺蕴普，等．银纳米粒子的制备及其表面特性研究【Ｊ】．化学物　１９９９１２Ｉ４）：４６５—４６８．　ＰＶＰ的羰基吸收峰Ｉ／（Ｃ＝Ｏ）＝１６５０．８９，加入ＮａＢＨ４后ＰＶＰ的羰基　理学报，【２ｌ姜会庆，汪军等．纳米银敷料在烧伤创面的应用【Ｊ】．医学研究生学报，　吸收峰ｖ（Ｃ＝Ｏ）＝１６４６．２１，再加入抗坏血酸后ＰＶＰ的羰基吸收峰　２００１（５）：４３９．　ｖ　ｌＣ＝Ｏ）＝１６４４．４３，ＰＶＰ的羰基吸收峰向波长小的方向移动，谱峰　【３同民真，吴荣国等．纳米银的制备及有关光化学性质简介【Ｊ】．楚雄师专　发生了“蓝移”，说明了ＰＶＰ很好地包裹在银的表面，并且ＰＶＰ与银　学报，１９９９，１４（３）：４—７．　之间存在着一定的作用力。（ａ）ＰＶＰ的红外谱图（ｂ）加入ＮａＢＨ４后的　【４】郑化桂，曾京辉等．溶剂化团簇银的制备及表征【Ｊｌｌ物理化学学报，　红外谱图（Ｃ）再加入抗坏血酸的红外谱图　３结论　１９９９，１５（１　１）：９８０－９８４．　【５】彭子飞，汪国忠等．用银氨配离子还原法制备纳米银【Ｊ】．材料研究学　本文采用硝酸银为原料、硼氢化钠和抗坏血酸为还原剂、ＰＶＰ　报，１９９７，１１（１）：１０４—１Ｏ６．　Ｉ６】孙磊，周静芳等．ＤＤＰ修饰Ａ０纳米微粒的制备及结构表征【Ｊ】．河南大　为分子保护剂，采用一次还原，二次还原来制备纳米银颗粒　傅立叶　，２０００，３０（３）：２４—２７．　红外光谱（ＦＴＩＲ）、紫外一可见分光光度计（ＵＶ—ｖｉｓ）、荧光分光度计　学学报（自然科学版）２２１