[发明专利]一种负载型银纳米复合材料的制备方法

说明书

 

技术领域

本发明属于纳米功能材料技术领域，具体涉及一种负载型银纳米复合材料的制备方法。

背景技术

负载型贵金属纳米复合材料因其独特的物理化学性质而受到人们的广泛关注。其在光电子学、催化、生物化学等领域具有很大的潜在应用价值。而近年来随着表面增强拉曼散射（SERS）效应的发现与研究进展，基于银纳米颗粒的负载型纳米复合材料在痕量检测领域的应用得到了快速发展，如已经用这一技术研究了腐蚀、催化的中间产物，金属及热分解过程，毒品的鉴定，蔬菜水果表面农药的残留的检测，墨迹中微量成分的分析，甚至被用来做单分子检测。

在制备负载型银纳米复合材料的方法中，银镜反应法是较为常用的一种方法。如S. C. Tang等将表面带负电的聚苯乙烯微球浸泡在银氨溶液中，由于静电吸附作用，银氨离子吸附在聚苯乙烯微球的表面，然后利用甲醛溶液将银氨离子还原，从而得到聚苯乙烯负载银纳米颗粒的复合结构（参考文献1：Appl. Surf. Sci. 2010, 256, 2654-2660）。Z. C. Shan等将TiO₂纳米颗粒加入银氨溶液，由于库仑力作用，银氨离子吸附在带负电的TiO₂纳米颗粒表面，然后用甲醛溶液将其还原，从而形成TiO₂负载银纳米颗粒的复合结构（参考文献2：J. Phys. Chem. C  2008, 112, 15423-15428）。W. Q. Wang等将Al(NO₃)₃预处理过的聚吡咯(PPy)衬底浸泡银氨溶液中，然后用葡萄糖溶液将银氨离子还原，从而制得PPy负载银纳米颗粒的复合结构(参考文献3：J. Mater. Sci. 2009, 44, 3002-3005)。H. B. Hu等将Fe₃O₄SiO₂纳米颗粒在银氨溶液中浸泡30分钟，分离清洗后，将其加入葡萄糖溶液中，经过1个小时的反应制得了Fe₃O₄SiO₂负载银纳米颗粒的复合结构（参考文献4： J. Phys. Chem. C 2010, 114, 7738-7742）。

显然，上述的制备方法均是利用银镜反应这一原理进行的，他们具有一个共同的特点，即：先把制得的载体材料分散在银氨溶液中，使其表面吸附有银氨离子，然后用含有醛基的还原剂(如：甲醛、乙醛、葡萄糖等)将银氨离子还原，从而得到负载型银纳米颗粒的复合材料。以上的方法操作很简单，但是也存在着一定的缺点。在复合材料的制备过程中，银纳米颗粒的成核和生长得不到很好的控制，这必然会影响到载体上银纳米颗粒尺寸的均匀性和可控性。

 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种尺寸均一并可控的负载型银纳米复合材料的制备方法。

本发明在银镜反应原理的基础上，发展了一种负载型银纳米颗粒复合材料的制备方法，过程为：（1）对载体表面先后进行氨基和醛基修饰；（2）将醛基化的载体乙醇溶液加入银氨溶液中进行反应，得到Ag团簇；（3）Ag团簇催化氧化乙醇生成乙醛，进而还原剩余的Ag离子在其表面生长，从而得到负载型银纳米颗粒复合材料。

本发明负载型银纳米复合材料的自催化生长制备方法，具体包括如下步骤：

(1) 将载体分散于乙醇溶液中，将3-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液滴加到载体分散液中，室温搅拌2-4 h，然后分离并清洗；

(2) 将（1）得到的氨基化的载体和戊二醛水溶液分散于PH=7.4的磷酸盐缓冲液中，室温搅拌2-4 h后，分离、清洗并分散在乙醇中；

(3) 将（2）得到的醛基修饰的载体的乙醇溶液加入新鲜配制的银氨溶液中并混合均匀，加热至80 ℃以上，反应20分钟以上；分离清洗后获得负载型银纳米复合材料。

上述制备方法，可以通过控制反应时间、银氨离子和乙醇的用量实现对银纳米颗粒尺寸和包覆度的控制。

上述制备方法中，载体的尺寸从纳米到微米都可以。

上述制备方法中，步骤（2）醛基修饰的载体清洗后分散在乙醇中，为银氨溶液的进一步还原提供醛基的来源，每10 mg载体乙醇的用量可以为0.5-5 ml。

上述制备方法中，每20 mg的载体材料3-氨丙基三乙氧基硅烷的用量为0.25 ml，3-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液体积浓度为2%。

上述制备方法中，戊二醛水溶液的质量浓度为25%，每20 mg的载体材料其用量为5 ml。