SDBS/PVP溶液中纳米银的形貌可控制备研究

论文摘要

纳米银粉由于其独特的物理、化学和机械性能,在光学材料、催化、电子浆料、生物工程及医药等方面得到了广泛的应用。这些性能通常与纳米银粒子的尺寸及形貌有关,因而纳米银的形貌可控制备得到广泛关注。目前已经有许多有效的方法用以制备不同形貌的银纳米粒子,但不同纳米结构的形成机理尚未被完全揭示,大规模生产银纳米材料仍然有一定的困难。本文主要研究了以水合肼（N2H4·H2O）为还原剂,硝酸银为前躯体还原制备纳米银过程中,十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）对产物形貌和尺寸的作用,分析了SDBS-Ag+的配位结构,并探讨了不同因素对纳米粒子的影响。实验过程中,采用紫外可见分光光度仪（UV-vis）和傅里叶红外光谱分析仪（FR-IR）来跟踪反应溶液和中间产物的光学性质和微观结构,采用扫描电子显微镜（SEM）,透射电子显微镜（TEM）及X-射线衍射（XRD）对纳米银产品进行分析表征。研究结果表明,在SDBS和PVP溶液体系中,溶液的表面张力-浓度（γ-C）曲线具有双临界浓度,在1.5%的PVP溶液中,分别为Cl（-2mmol/L）和C2（-12mmol/L）。在双临界浓度之间时,SDBS分子会聚集到PVP分子链上形成束缚胶束,呈现“珍珠-项链”结构。SDBS中的S-O与银络合形成M-O-S的配位,进一步在空间上构成二维的无机层SO3-M-O3S和有机层R交替出现的层状结构,这最终导致了纳米片状结构银的生成；而PVP分子则通过N、O原子与Ag的电子效应、PVP分子链的吸附作用,分散保护所形成的纳米结构。在SDBS浓度大于2mmol/L时,在较大Ag+浓度范围内（0.02 mol/L-1.5 mol/L）都有可能形成片状结构的纳米银；改变反应时间和搅拌速度可以调节纳米粒子的粒度分布。相对而言,在SDBS为8mmol/L、PVP为1.5%的溶液中,Ag+浓度为0.2mol/L时,有机分子的诱导、分散效果较好,获得的产物粒子结构均匀。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 纳米银的研究进展
• 1.1.1 形貌控制及制备
• 1.1.2 纳米银的应用
• 1.2 表面活性剂自组装对形貌调控的作用
• 1.2.1 表面活性剂自组装
• 1.2.2 大分子自组装
• 1.2.3 多元体系自组装
• 1.3 课题的提出及研究内容
• 2 实验部分
• 2.1 实验试剂
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验步骤
• 2.4 波谱分析基础
• 2.4.1 紫外-可见吸收光谱（UV-vis）
• 2.4.2 红外吸收光谱（IR）
• 2.5 纳米银的分析表征
• 2.5.1 X射线衍射法（XRD）
• 2.5.2 扫描电子显微镜（SEM）及透射电镜（TEM）
• 3 SDBS/PVP对纳米银形貌的影响研究
• 3.1 表面活性剂与聚合物溶液分析
• 3.1.1 SDBS/PVP分子特性
• 3.1.2 溶液表面张力分析
• 3.2 PVP对Ag的作用
• 3.2.1 PVP溶液的UV-vis分析
• 3.2.2 PVP中的IR分析
• 3.2.3 PVP还原性作用验证
• 3.2.4 PVP作用小结
• 3.3 SDBS对Ag的作用
• 3.3.1 SDBS溶液的UV-vis分析
• 3.3.2 SDBS中的IR分析
• 3.3.3 SDBS作用小结
• 3.4 SDBS/PVP复合溶液对Ag的作用
• 3.4.1 SDBS/PVP溶液的UV-vis分析
• 3.4.2 SDBS/VP中的IR分析
• 3.4.3 SDBS/VP的还原性验证
• 3.4.4 SDBS/VP复合物作用小结
• 3.5 SDBS/VP作用的验证
• 4 纳米银的制备工艺研究
• 4.1 SDBS浓度的影响
• 4.2 PVP浓度的影响
• 3浓度影响'>4.3 AgNO₃浓度影响
• 4.4 反应时间的影响
• 4.5 搅拌速率的影响
• 4.6 纳米银的形成过程
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的成果