[发明专利]一种基于银纳米颗粒的自组装材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于银纳米颗粒的自组装材料及其制备方法，属于核壳结构复合材料领域。

背景技术

由于具有小尺寸效应、量子隧穿效应等特殊的性质，纳米材料受到了越来越广泛的关注。其中，银纳米颗粒，由于具有贵金属纳米粒子特殊的性能，又加上较其它贵金属金、铂等具有价格优势，所以广泛的应用到光、电、催化、传感和生物等领域。

银纳米颗粒应用的前提是必须保证纳米颗粒的稳定性以及表面化学修饰的可能性。其中二氧化硅包覆形成核壳结构是一种理想的进一步稳定使用银纳米颗粒的方法，这是因为：首先二氧化硅纳米颗粒的包覆可以有效的阻止银纳米颗粒因为表面活性或者环境改变所引起的团聚，其次二氧化硅对银纳米颗粒的包覆有很好的光透明性，再次二氧化硅的包覆可以提高银纳米颗粒的分散性及水溶性，最后二氧化硅表面的羟基基团可以进一步的改性。

王彦等（介孔二氧化硅包覆银纳米颗粒的制备及抗菌性能，自然科学报）用正硅酸乙酯在银颗粒表面原位生长二氧化硅壳层，方法复杂且制备消耗原料大。中国发明专利（201210113128.X）公开了一种二氧化硅包覆银核的复合颗粒及其制备方法和应用，该方法制备出单核的复合颗粒，结构单一，且合成方法繁琐。目前，尚未有关于区分单核及多核的复合结构的报道，因此，研究一种简单的方法实现复合结构的可控合成，以及实现单核或者多核的可控制备，具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于银纳米颗粒的自组装材料，该自组装材料为一种核壳结构，内核由银纳米颗粒组成，外层是二氧化硅层，中间层为单宁酸配体层，结构可控，具有广阔的市场前景。

本发明还提供了一种基于银纳米颗粒的自组装材料的制备方法，该方法简单可控，通过调节不同的原料加入顺序，制备出不同结构的自组装材料。

本发明为了实现上述目的所采用的技术方案为：

本发明提供了一种基于银纳米颗粒的自组装材料，所述自组装材料为核壳结构，内核为银纳米颗粒，中间层为单宁酸配体，外层由二氧化硅包覆形成。

本发明提供的自组装材料，内核为一个以上直径为10-30nm的银纳米颗粒，单宁酸配体形成的中间层厚度为2-5nm,外层二氧化硅层的厚度可以调控,厚度可以通过增加或减少正硅酸乙酯的量进行调控。

本发明还提供了上述自组装材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）PH调节：将单宁酸水溶液中加入碳酸钾调整PH值为6.5或7.5；

（2）制备含银纳米颗粒的溶液：将调整后的单宁酸水溶液水浴加热到30℃，然后加入硝酸银水溶液，搅拌，离心分离后，沉淀层加入二次水，得含银纳米颗粒的溶液；

（3）单核银纳米颗粒的自组装材料：将含银纳米颗粒的溶液中加入乙醇混合均匀，加入氨水，然后立即加入正硅酸乙酯，继续搅拌即可。

（4）多核银纳米颗粒的自组装材料：将含银纳米颗粒的溶液中加入乙醇混合均匀，加入正硅酸乙酯，搅拌，加入氨水，继续搅拌即可。

进一步的，所述单宁酸同硝酸银的质量比为2:1。

进一步的，所述氨水、正硅酸乙酯、硝酸银的摩尔比为1.1:0.01-0.1:0.1。

进一步的，优化的单宁酸水溶液PH值为6.5时，步骤（2）中搅拌时间为100min以上；PH值为7.5时，搅拌时间为40min以上。

进一步的，所述步骤（3）中含银纳米颗粒的溶液与乙醇的体积比为1:8。所述步骤（4）中加入正硅酸乙酯后搅拌15-30min后再加入氨水，继续搅拌200-400min。

本发明首先是利用单宁酸做配体和还原剂进行银纳米颗粒的可控合成，单宁酸的多个邻位酚羟基结构，作为多基配体同银纳米粒子发生络合反应，从而形成核壳结构的中间层，然后利用溶胶-凝胶的方法进行二氧化硅的包覆，在包覆的过程中，通过精确的控制各种原料的加入顺序及搅拌时间，从而实现单核及多核复合结构的制备。本发明通过控制正硅酸乙酯的加入量，能够精确的实现二氧化硅层的厚度可控。本发明提供的方法简单，成本低廉，包覆过程在室温条件下进行，复合结构精确可控，重复性好，适合工业化生产。

本发明的优点为：

1.本发明利用单宁酸做配体的银纳米颗粒为核心，然后通过正硅酸乙酯的水解缩合反应，实现了二氧化硅对银纳米颗粒的包覆。本发明通过控制氨水及正硅酸乙酯的加入顺序及搅拌时间，制备出单核或多核银纳米颗粒自组装材料。

2.本发明制备方法简单，精确可控，且包覆过程在是室温条件下即可进行，节能环保。

附图说明