纳米银粉的制备工艺研究

第２１卷第３期河南教育学院学报（自然科学版）Ｖ０１．２１Ｎｏ．３２０１２年９月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅｎａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｓｅｐ．２０１２

ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７—０８３４．２０１２．０３．００７

纳米银粉的制备工艺研究

张永强１’２，杨长春１

（１．郑州大学化学系。河南郑州４５０００１；２．河南教育学院化学系，河南郑州４５００４６）

摘要：以抗坏血酸（Ｖｃ）为还原剂，以聚乙烯吡咯烷酮（ＰＶＰ）为分散剂，将硝酸银溶液通过化学还原来制备纳米银粉．讨论了加料方式、分散荆用量、温度以及硝酸银浓度对银粉粒径的影响．通过优化反应条件。制得了平均粒径

最小为５０ｎｍ左右的银粉．

关键词：抗坏血酸；硝酸银；纳米银；制备

中图分类号：０６４６．５文献标识码：Ａ文章编号：１００７—０８３４（２０１２）０３—００１９—０３

银粉是一种重要的贵金属粉末，广泛应用于催化剂、抗菌材料、医药材料、电子浆料等领域．银粉是乙烯环氧化催化剂的主要成分Ｈ３；把银纳米微粒加入到织物中可以消除异味；医用纱布中渗入纳米银粒子具有消毒杀菌作用心１；由于金属银具有良好的导电性，银粉还是制作电子浆料、导电涂层等的主要原料．超细银粉的制备方法有很多种，大体分为物理法和化学法．物理法ｂ３主要有气相蒸发凝聚法、研磨法和雾化法等．化学法¨３是制备银粉的最重要的方法，现在工业上所用超细银粉大多采用此法制备，该法就是用还原剂把银离子从它的盐或配合物水溶液中以粉末的形式沉积出来．

本文以抗坏血酸为还原剂，以聚乙烯吡咯烷酮为分散剂，将硝酸银溶液通过化学还原来制备纳米银粉．通过优化反应条件，制得了平均粒径最小为５０ｎｍ左右的银粉，比文献［５］制得的平均粒径０．３—１¨ｍ、文献［６］制得的０．８—１．２斗ｍ的银粉都要小．

１实验

１．１试剂及仪器

试剂：硝酸银、抗坏血酸、水合肼、聚乙二醇（ＰＥＧ）、聚乙烯醇（ＰＶＡ）和聚乙烯吡咯烷酮。仪器：烧杯、磁力搅拌器、球形滴液漏斗、ＤＺＦ一６０５０型干燥箱、ＡＬＣ一１１０型电子天平、ＳＩＺＩＯＮ２００型场发射扫描电子显微镜、ＸＤ一３ＡＸ射线衍射仪．

１．２实验原理

实验表明，用还原性较强的水合肼做还原剂时，反应速度快，生成的银粉团聚成较大的颗粒．因此本实验采用还原性相对较弱的抗坏血酸为还原剂．我们分别比较了分散剂ＰＥＧ、ＰＶＡ和ＰＶＰ的分散效果．在用量相同的情况下，用ＰＥＧ时，银粉发生了团聚；ＰＶＡ分散效果虽好，但在室温下不易溶于水；ＰＶＰ分散效果好，且室温时在水溶液中的溶解度较高，因此本实验选ＰＶＰ为分散剂．硝酸银被还原成银颗粒后，自然沉降一段时间，银粉与上清液分离后，先后经水洗、乙醇洗至无杂质，烘干，即得纳米银粉．抗坏血酸与硝酸银反应原理如下

２ＡｇＮ０３＋Ｃ６Ｈ８０６＝２Ａｇ＋Ｃ６Ｈ６０６＋２ＨＮ０３．

２结果与讨论

２．１银粉的形貌

图１和图２是在一定条件下制得的银粉的ＸＲＤ图和ＳＥＭ图．图１的衍射峰与银的标准图谱中的一致，没有其他物质的峰，表明我们制得的是纯银．衍射峰窄而尖锐，说明银的结晶性良好．由银粉的ＳＥＭ图可见，银粉分散均匀，设有团聚，平均粒径在５０Ｉｌｌ左右．

收稿日期：２０１２—０６—０７

基金项目：河南省自然科学基金资助项目（１１２３００４１００２３）；河南省教育厅自然科学项目（２０１１Ａ１５００１１）

作者简介：张永强（１９７７一），男，河南焦作人，郑州大学化学系在读博士研究生、河南教育学院化学系讲师

万方数据

２０河南教育学院学报（自然科学版）０１０２０３０４０５０６０７０８０９０

２０，。

图１银粉的ＸＲＤ图

Ｆｉｇ．１ＸＲＤｐｉｃｔｕｒｅｏｆｓｉｌｖｅｒｐｏｗｄｅｒｓ

图２银粉的ＳＥＭ图

Ｆｉｇ．２ＳＥＭｐｉｃｔｕｒｅｏｆｓｉｌｖｅｒｐｏｗｄｅｒｓ

２．２反应条件对银粉粒径的影响

２．２．１加料方式的影响

我们比较了两种加料方式对银粉粒径的影响．一种是先将硝酸银与适量的ＰＶＰ混合，溶液温度为２７℃，磁力搅拌至ＰＶＰ溶解完全，逐滴加入Ｖｅ；另一种是先将Ｖｃ与ＰＶＰ混合，溶解完全，其他条件不变，再逐滴加入硝酸银．通过显微镜观察可见，第一种方法制得的银粉颗粒要比第二种方法制得的小．这是因为逐滴加入Ｖｃ时，Ｖｃ被反应液稀释，与硝酸银反应较慢，生成的银颗粒被及时分散．因此，我们采用第一种方法制取银粉．

２．２．２ＰＹＰ用量的影响

图３为硝酸银、抗坏血酸浓度各为０．０５ｍｏｌ／Ｌ，等体积混合，ＰＶＰ与硝酸银的质量比从左到右依次为０．６、１．０和１．５时所得银粉的ＳＥＭ图．由图可见，左图ＰＹＰ的含量最低，银粉团聚得最厉害．随着ＰＶＰ含量的增加，银粉的分散性越来越好．但右边两个图中单个粒子的粒径大于１００ｎｍ，没有明显变化．可见，ＰＶＰ的含量影响的主要是银粉的分散性．ＰＶＰ的最佳用量为能使银粉均匀分散即可，用量过大时，一方面它在水溶液中的溶解度有限，另一方面将对后期银粉的洗涤造成困难．

一

｜＝二二：！≥型

图３不同ＰＶＰ含■的银粉的ＳＥＭ图

Ｆｉｇ．３

ＳＥＭｏｆｓｉｌｖｅｒｐｏｗｄｅｒｓｏｂｔａｉｎｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔＰＶＰｄｏｓｅ

２．２．３温度的影响

图４为硝酸银、抗坏血酸浓度各为０．０５ｍｏｌ／Ｌ，等体积混合，ＰＹＰ与硝酸银的质量比为１．５，反应温度从左到右依次为３０℃和６０℃时所得银粉的ＳＥＭ图．硝酸银被还原时，一部分用于形成新的晶核，另一部分用于晶核的生长．由图可见，反应温度的升高有利于晶核的生长，因此银粉的平均粒径在增大．

２．２．４硝酸银浓度的影响

图５为ＰＶＰ与硝酸银的质量比为１．５，反应温度为３０℃，硝酸银和抗坏血酸浓度从左到右依次为０．００１ｍｏｌ／Ｌ和０．０１ｍｏｌ／Ｌ时所得银粉的ＳＥＭ图．由图可见，随着硝酸银和Ｖｃ浓度的增加，银粉的粒径分布变宽，平均粒径增大．这是由于硝酸银和Ｖｃ的浓度高时，还原得到的银增多，将有更多的银用于晶核的生长．

万方数据