微米级金属空心球的制备 银金属空心球

本实验方法的创新点
四、所制备微米级银金属空心球应用
微米级 因金属 空心球
吸磁 性能 吸磁 涂料
广 泛 应 用
三、实验探究——碳球模板的制备
称取4g葡萄糖小心倒入聚四氟乙烯衬里的高温 实验探究过程依旧采用的是传统的单一变量原则： 水热反应釜(容积为40mL)中，加入适量去离子 ①反应釜温度：140℃→160℃→180℃ 水溶解,再加入适量氨水（保证氨水最终总浓度 ②反应釜反应时间：6h→8h→10h 为0.05mol/L左右），然后向水热反应釜中添加 ③干燥时间：4h→5h→6h 去离子水使其体积达到40mL，然后在180℃下 分别在透射电子显微镜观察其表面：光滑度、致 反应8h,最后水浴冷却。将产物(黑褐色胶体溶 密度及其分散性。 液)离心分离,分别用去离子水和无水乙醇离心 最后得出最佳条件：反应釜温度180℃、反应釜反 洗涤3遍,80℃下干燥5 h,得黑褐色粉末。该黑 应时间8h、干燥时间5h、干燥温度80℃ 褐色粉末即为所需碳球模板。（实验中所用试 剂均为分析纯。）
缺点：对反应条件要求很高，如需高压反应釜等。
离心分离、洗涤、 避光干燥处理
制备微米级空心球整体特点
方法众多 制备过程繁琐 寻找一种简单快捷且能够适于产业化制备空心微 空心球球壳厚度及其相组成和结构难以精确控 球的方法是当务之急。 制 大多还都仅限于实验室研究阶段，难以进行工 厂大批量生产
不规则形状颗粒 熔融液滴
气体聚集于颗粒内部
空心微球
5.喷雾反应法

原理：①用水和乙醇将溶质溶解 。②通过喷雾装置将溶液雾化 成液滴，在特定温度和压力下，液滴表面的温度迅速达到设定的 干燥温度，表面溶剂迅速蒸发。③当液滴表面溶剂含量低于某一 值，溶质开始沉淀。若溶剂蒸发速度超过溶质向液滴内部扩散的 速度，则溶质会在液滴表面沉淀形成球壳，如果颗粒表面为多孔 结构，则压力释放形成空心球结构。 优点：反应时间短,制备过程连续、操作简单, 适用于规模化生产。 用该法制备金属空心球结构的材料有其特殊的优势。 缺点：受多种因素的限制，另外空心球的尺寸和结构(球壁厚度 与球径之比)还受前驱体溶液浓度、溶液黏度、进料速度、雾化 器效率以及干燥温度等因素的影响。
将AgNO3先溶于60mLH2O，并在不断搅拌的条件 下加氨水，直至析出的Ag2O沉淀完全溶解。加 NaOH后溶液再次变黑，继续滴加氨水至完全清彻。 （其配方比：AgNO3 3.5g：氨水 适量：NaOH 2.5g/100mL：H2O 60mL）
三、实验探究——银金属空心球的制备
先将碳球粉，PVP，还原液一起加入烧杯 中，磁子搅拌分散一段时间，然后在一定 的搅拌速度下，于2h时间内缓慢将配置好 的银氨溶液用恒压滴液漏斗缓慢滴加其中。 继续搅拌反应1h后，将反应物沉淀用蒸馏 水反复洗涤至中性，再用乙醇清洗，于 80℃干燥；在大气气氛下，将干燥后的产 物加热到300℃煅烧4h，得到最终产物金属 银空心球。
本实验方法的优越性



1.本实验最主要的优越性在于碳球制备过程中，采用一步化制备 得到了氨功能化的碳球，而氨功能化的碳球在化学镀银过程中， 能将离子态的银更轻易的被还原成单质银并结合到碳球表面形成 致密光滑并且结构稳定的银层，从而使得煅烧后得到结构稳定且 表面致密光滑的微米级金属银空心球。 2.其次，本实验操作简便，时间较短，在相同时间内更能取得较 高经济效益。实验过程中在煅烧一步不需要很高的温度，更易控 制金属银空心球在形成过程中保持较好的形貌和相似的粒径。 3.实验所用溶液基本全都是现配制，保证了实验数据的精确性， 更有利于控制结果的走向。
一种银金属微米级空心球制备方法 及其应用
浙江工业大学化材学院 指导老师：郑精武 组长： 罗威 组员：余洪铀、黄圣龙、 杜精芳、朱佳颖 队名：hollow
一.项目背景
最近十年来，科研者们在空心球领域的研究不断创新， 特别是在纳米级空心球方面的研究无论是其制备还是 应用都以十分成熟。 随着纳米级空心球的广泛应用，近几年，更多科研者 纷纷转向对微米级空心球的开发研究。具有空心结构 的微观尺度的金属空心球与相应实心球体不同的结构， 通常表现出一些特殊的光、电、磁等性能。 例如：采用贵金属空心球制成微波隐身涂层，其更小的 密度具有极大优势。另外在微电子技术、微系统技术 以及生命科学技术等一些关键性技术领域都有应用。
4.高温熔解法

在较高的温度下， 将各种形状的固体颗粒熔融， 并以一定的速度喷入液体介质中冷却，形成球形 优点：工艺操作简单，微球的粒径分布均匀， 颗粒。由于熔融颗粒在飞行的过程中，其内部含 尺寸和形态可控。 有的水蒸气或因本身材料分解而形成的气体在颗 缺点：制备过程中涉及到的温度较高，该方法 粒内部聚集，然后经由颗粒表面的微孔释放，从 更适用于具有较高熔点的陶瓷、金属及金属氧 而形成空心的结构。 化物等材料空心微球的制备。
3.自催化还原法
优点： 原理：先在溶液中通过化学反应制得胶核模板， 1.金属的沉积和模板的消耗同时进行 然后通过化学镀的方法在胶核表面上形成金属 Ni空心微球的制备过程示意图 2.反应周期短 壳层的同时消耗掉胶核，得金属空心微球。 3.成型性好，可控制产物的粒度大小及粒 度分布（反应溶液浓：度离子浓度） 缺点： 1.化学反应过程中催化剂的选择 2.反应步骤复杂性 3.化学镀时各方面条件的控制要求高
③
得到微米级金属空心球结构。
2.液滴模板法
以乳液或微乳液的液滴作模板, 目标产物的前 驱 体在液滴表面经水解、缩聚反应包覆在液 滴表面, 形成乳液凝胶的核-壳结构。通过加入 溶剂或挥发剂,使产物与乳液或微乳液分离, 再 煅烧除去表面活性剂和有机溶剂, 得到目标产 物空心球。
液滴模板法是模板法的一种，只是应用的更多。

那么我们的Idea在哪儿呢？
金属微米级空心球： 物相均匀、纯度高、晶型好、单分 散、形状及尺寸可控、结构稳定、表面致 密光滑 水热法的优势恰好满足这几点。
为何不攻破其难点呢？
灵机一动
为了制备银金属微米级空心球，经查找大量文献 发现，氨功能化后的碳微粒与金属银离子可以 稳定结合，再经化学镀可以得到碳银结合物。 第一个思路：以氨功能化为桥梁，碳球为模板， 制备银金属空心球。 第二个思路：制备氨功能化的碳球最好的方法就 是水热法，恰好也可以利用水热法优势控制其 粒径的统一性。

为什么我们要做这个课题？
传统制备方法在经济效益上的弊端。 传统制备方法再工艺上的弊端。
二、微米级金属空心球的制备方法

1.模板构造法 2.液滴模板法 3.自催化还原法 4.高温熔解法 5.喷雾反应法 6.水热法
1.模板构造法
原理：
①
通过控制前驱体在模板表面沉积或反应,形成表面包覆层; 微米空心球的大小由模板的尺寸决定。 ② 用溶解、加热或化学反应等方法除去模板; 但模板尺寸很难控制在同一数量级。

6.水热法

Baidu Nhomakorabea原理：
①配制两份溶液，一份作为核粒子，一份作为涂层溶液， 优点：无需模板，可制备物相均匀、纯度高、晶型好、 ②将涂层溶液缓慢滴入核粒子溶液中，并加水稀释，密闭于保护 单分散、形状及尺寸可控的微米空心球。 壳内， ③置于恒温室，控制反应温度和时间， 难点：需要选择合适的配体及进攻试剂。 ④结束后，经离心分离、洗涤，除去杂质离子，避光干燥即得核 -壳型微米粒子。
三、实验探究——

先把葡萄糖与酒石酸溶于 适量的水，煮沸10分钟， 以利于糖的转化，冷却后 银金属空心球的制备 加入乙醇。（其配方比： 葡萄糖 45g：酒石酸 4g： 乙醇 100mL：H2O 1L）
以上述自制的氨功能化碳球为模板、PVP 为分散剂，以葡萄糖浴为还原剂，通过 化学镀法还原现制银铵溶液制备出银包 裹碳球的核-壳结构的银碳空心球，最后 高温煅烧得到银空心球。