[发明专利]一种超声辐射法制备纳米Ag/PVP复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米复合材料的制备领域，特别涉及一种利用超声辐射制备纳米Ag/PVP复合材料的方法。

背景技术

纳米金属复合材料由于金属纳米颗粒特有的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等使得该复合材料在光、电、磁、抗腐蚀性、催化等方面表现出非常优良独特的性质，已成为近几年来纳米材料领域的研究重点。各种制备纳米金属复合材料的方法也相继展开，目前纳米金属复合材料的制备方法存在以下不足：

第一，引发剂或金属还原剂的加入使反应体系变得复杂，并影响所得材料的性能；

第二，生成的纳米级金属易团聚而减弱了材料的纳米效应。

辐射法是利用辐射使溶液产生还原性很强的氢原子和水合电子，还原性粒子把溶液中不活泼和较活泼的金属离子还原成原子或低价离子，或者利用辐射引发单体聚合。辐射法主要包括γ-射线辐射法、紫外辐射法和超声辐射法等。利用超声辐射法制备聚合物/纳米银复合材料可以制备出纳米银分散比较均匀，又没有引入引发剂等杂质的纳米复合材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种超声辐射法制备纳米Ag/PVP复合材料的方法，该方法利用超声辐射促使N-乙烯基吡咯烷酮单体（NVP单体）聚合，并使Ag⁺还原成纳米Ag分散于聚乙烯吡咯烷酮PVP中，从而可避免加入金属还原剂，同时还利用超声波的剪切破碎机理对颗粒尺寸进行控制，并有效解决了纳米粒子易团聚的问题。

本发明的技术方案如下：

一种超声辐射法制备纳米Ag/PVP复合材料的方法，该方法包括，将N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）单体溶于蒸馏水中形成N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）水溶液，然后将此溶液与AgNO₃水溶液混合并搅拌均匀形成混合物；常温条件下，将该混合物放入超声辐射仪中进行超声辐射，得到酱棕色溶液，即为纳米Ag/PVP复合材料。

较佳地，所述的N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）水溶液中N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）单体与蒸馏水的体积比为3-9：20-40。

较佳地，所述的N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）单体选自化学纯或分析纯。

较佳地，所述的混合物中Ag⁺的浓度为0.01-0.11mol/L。

较佳地，所述的AgNO₃水溶液的质量分数为8wt%。

较佳地，所述的混合温度为20-25℃，混合时间为2-10min。

较佳地，所述的超声辐射的频率为20-30KHz。

较佳地，所述的超声辐射的时间为20-30min。

较佳地，所述的纳米Ag/PVP复合材料中纳米Ag均匀分散于PVP中，其平均粒径为20-80nm。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

第一，本发明采用超声法制备纳米Ag/PVP复合材料，不需添加任何金属还原剂，避免了由于金属还原剂的加入使反应体系变得复杂并影响材料性能的缺点；

第二，本发明采用超声辐射使Ag⁺还原为纳米级的银粒子，并引发单体NVP在纳米银的表面聚合，实现聚合物对纳米银粒子的包覆，有效地解决了纳米粒子易团聚的问题，同时利用超声波的剪切破碎机理对颗粒尺寸进行控制，得到有效分散的纳米银/PVP复合材料水溶液分散体系，对其进行分离可制备出具有特种纳米效应的纳米银/PVP复合材料。

附图说明

图1为实施例3中纳米Ag粒子100万倍透射电镜图（TEM图）；

图2为实施例3中PVP和Ag/PVP紫外光谱图；

图3为实施例3中PVP和Ag/PVP的红外光谱；

图4为实施例3中纳米Ag/PVP复合物的XRD图谱。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

以下实施例中所用的NVP单体均为化学纯。

实施例1