乙二醇水热还原法制备纳米银

2006年9月贵金属 Sep. 2006

第27卷第3期Precious Metals V ol. 27, No. 3

乙二醇水热还原法制备纳米银

徐惠，曲晓丽，翟钧，王毅，史建新（兰州理工大学石油化工学院，甘肃兰州 730050）Preparation of Silver Nanoparticles by Hydrothermal Reduction of Ethylene Glycol

XU Hui, QU Xiaoli, ZHAI Jun, WANG Yi, SHI Jianxin

( College of Petrochemical Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou, Gansu 730050, China )

Abstract:Ethylene glycol was used as the solvent and reductant for preparation of silver nanoparticles with the method of hydrothermal reduction. The structure of the particles was characterized by X-ray diffraction(XRD), transmission electron microscopy(TEM) and UV-Vis adsorption spectrum. The results indicated that the silver nanoparticles have fcc polycrystalline structure and the mean diameter is about 30nm. The absorption peak is about 380nm. The influences

of dispersant and water content on the size of silver particles were also studied.

Keywords: Metal materials; Silver nanoparticles; Ethylene glycol; Hydrothermal reduction

摘要：利用乙二醇在高温下的还原特性，在水热条件下制备了纳米银粒子，并通过透射

电镜、X射线衍射、紫外吸收光谱对其结构进行了表征。研究结果表明：所制备的纳米银

具有面心立方相的多晶结构，平均粒径在30nm左右，紫外吸收峰的位置在380 nm左右。

分散剂和体系中含水量对纳米银的粒径有一定影响。

关键词：金属材料；纳米银微粒；乙二醇；水热还原

中图分类号：O614.122 文献标识码： A 文章编号：1004-0676(2006)03-0022-03

纳米材料的制备是当前材料研究的一个热点课题，由于介观效应，纳米材料表现出独特的物理、化学性质，如小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应而不同于常规材料的热、光、电、磁、催化和敏感等特性[1]。纳米银是一种十分有用的材料，在电学、光学和催化等众多方面具有优异的性能，现已广泛应用于陶瓷材料、环保材料和涂料等领域，因此纳米银粒的制备和性能研究越来越受到研究人员的极大关注[2~4]。

近年来，纳米银制备技术迅速发展，方法多种多样。按实施状态可分为乳液法、溶液法、气相法；按反应条件分为还原法、光照法、超声法、加热法、电解法；此外，γ射线辐射法也逐渐应用于纳米银的制备工艺中。上述方法各具特点，其中化学还原法因为所需实验条件简单、易于控制而得到很好应用[5，6]，但其通常所用的还原剂如肼、硼氢化钠、甲醛等均带有一定的毒性、从而对环境造成污染。自从发现乙二醇在高温下具有还原特性以来，利用该特性还原标准电极电势偏低的物

收稿日期：2005-10-31 基金项目：甘肃省自然科学基金项目资助(ZS032-B25-023)。

作者简介：徐惠，女，教授, 主要从事纳米金属的制备及性能研究工作。 E-mail: xuhui@

第3期徐惠等：乙二醇水热还原法制备纳米银23

质如二价镍盐和铜盐，制备了纳米镍粉、氧化亚铜等[4]，而且乙二醇本身及其反应所得的有机产物经初步研究表明并没有明显的毒性，从而和目前提倡的绿色化学更为符合。作者用乙二醇水热还原法制备出了纳米银粒子，并用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和紫外吸收光谱(UV-Vis)进行了分析，研究了分散剂和体系中含水量对银粒径的影响。

1 实验部分

1.1试剂与仪器

试剂：硝酸银、氨水、乙二醇、无水乙醇，均为分析纯。

仪器：Philip公司MDP型X射线衍射仪(CuKa，0.15418nm)；HATACHI-600 透射电子显微镜；日本日立公司UV-200型紫外可见分光光度计。

1.2纳米银粒的制备

1.7g硝酸银、2mL氨水、100mL纯乙二醇和少许分散剂加入总体积为130mL的聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中。将高压反应釜置于一定温度(110~120)

℃的烘箱里恒温数小时，然后自然冷却至室温，产物经离心分离，用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤，真空干燥得黑灰色粉末。

2 结果与讨论

2.1 X射线衍射(XRD)分析

图1 是不同制备条件下所得样品的X射线衍射图谱。由图中可以看出，在2θ= 35°～85°有5个衍射峰，经过与标准谱图对照，它们分别对应于面心立方相金属银的(111)、(200)、(220)、(311)、(222) 5个晶面的衍射峰，无其它杂质峰。这表明所制备的样品为立方结构的单相纳米银。从图中可以进一步看出，相应的峰形都有明显的宽化现象，说明制得的银粒子粒径较小，由Sherrer公式估算其粒径约为30 nm。而且由图(a)和(b)可以发现加分散剂所得的还原产物银粉的XRD衍射峰宽度比不加分散剂的银粉增大，这说明分散剂起到了很好的阻止颗粒团聚的作用。

图1 纳米银粒的XRD图谱Fig.1 XRD pattern of silver nanoparticles ( a 未加分散剂， b 加分散剂

) 图2

Fig.2

纳米银粒子的透射电子显微镜图象

TEM image of silver nanoparticles

( a 未加分散剂，b 加入分散剂)

2.2透射电子显微镜(TEM)分析

图2是所制备样品的电子显微镜图象，由图中可以看出，所制备的纳米银主要以粒状形式存在，粒子的形状大致呈球形，虽然部分有团聚，但仍可看出以单分散存在的纳米银粒子，平均粒径约