多形貌纳米银的形貌可控制备研究

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纳米银由于其独特的物理和化学性质,具有广阔的应用前景,受到了人们的广泛关注。纳米银可应用在催化剂材料、生物医药、生物传感器、电池电极材料、光学材料、抗菌材料、涂料等许多领域。纳米银的独特性质与其形貌和尺寸密切相关,因而纳米银的形貌可控制备具有十分重要的意义。虽然现在纳米银的制备方法得到了很大的发展,但在纳米银的可控制备方面所取得的成果仍然非常有限,还有很多亟需解决的问题。因此,寻找新的合成方法,制备形貌和尺寸可控的纳米银具有十分重要的意义和广阔的应用前景。鉴于目前国内外纳米银的研究现状,本文主要围绕纳米银的可控制备方法及其形成机理展开了研究工作。本文通过改进优化过的液相多元醇法制备合成了高长径比线状纳米银、颗粒状纳米银和穗状花序结构纳米银,并表征和分析了产物的形貌和尺寸,提出了上述纳米银的生长机理,得到简易的纳米银的形貌可控制备方法。本文主要内容包括以下几个方面:  (1)在160℃下,以乙二醇为溶剂和还原剂,聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)为分散剂,FeCl3为铁盐,采用液相多元醇法还原AgNO3制备高长径比的一维线状纳米银。研究反应温度、AgNO3与PVP的摩尔比、Fe3+的浓度、反应时间等参数对反应产物形貌和尺寸的影响,并提出了线状纳米银的生长机理。采用紫外-可见分光光度计、透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)等对产物的结构和形貌进行分析。结果表明,制备得到的线状纳米银直径集中在70~130nm之间,长度集中在20~40μm之间,长径比在150~570之间;  (2)在160℃下,以乙二醇为溶剂和还原剂,聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)为分散剂,采用液相多元醇法还原AgNO3制备球形纳米银颗粒。研究反应温度、AgNO3和PVP的摩尔比、反应时间等参数对反应产物形貌和尺寸的影响,并提出了颗粒状纳米银的生长机理。采用透射电子显微镜(TEM)对产物的结构和形貌进行分析。结果表明,制备得到的颗粒状纳米银呈球形,粒径集中在30~40nm之间,分布范围窄,形貌单一,分散性好;  (3)以制备得到的线状纳米银为原料,在线状纳米银的表面进行颗粒状纳米银的自组装,接枝上颗粒状纳米银,最终制备得到穗状花序结构纳米银。研究自组装阶段AgNO3的浓度对穗状花序结构纳米银表面颗粒大小的影响。采用透射电子显微镜(TEM)对产物的结构和形貌进行分析。结果表明,合成了高产率的穗状花序结构纳米银,其基本单元结构由长度20~50μm、直径80~200nm的线状纳米银构成,表面颗粒大小在2~20nm之间。
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