[发明专利]一种单分散性三角纳米银的制备方法

说明书

本发明提供一种单分散性三角纳米银的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)通过滴加氢氧化钠/戊醇饱和溶液的方法，调配正戊醇、PVP和NaOH混合溶液，(2)在搅拌下向混合溶液加入0.6–1.2wt％的AgNO₃水溶液，再放入60–95℃恒温箱热处理；(3)将热处理过的反应溶液离心即得三角纳米银片。本发明分别通过调节NaOH/戊醇饱和溶液和PVP加入量可制得在35–90nm范围内的三角纳米银片。本发明具有成本低廉、操作简单、无需复杂设备、可大批量生产等优点，并且由于稳定性以及单分散性得到提高，预计在太阳能电池、光学传感器、表面增强拉曼散射(SERS)、催化和生物检测等方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种单分散三角纳米银片的制备方法。

背景技术

贵金属纳米颗粒由于其独特的光学、电学和化学性质而具有广泛的应用前景。三角形纳米银，作为一种典型的贵金属纳米颗粒，在太阳能电池、光学传感器、表面增强拉曼散射(SERS)、催化和生物检测方面具有广泛的应用。到目前为止，已报道的三角纳米银合成方法有光诱导转化、热力学转变，模板诱导法、晶种法等。见诸报道的制备方法中只有光诱导法和晶种法能够实现尺寸连续可调的高纯度单分散三角纳米银片，但是光诱导法要求在制备过程中具有特定频率的光进行持续照射，依靠改变照射光的频率来调控所得产品的尺寸。该方法对于设备要求高，操作难度大，产量低，不适合工业化大生产。晶种法首先需制备晶种，过程繁复，需添加太多各种试剂，后期不容易去除，且制得的三角纳米银产品尺寸普遍较大，产量同样较低。因此，如何简单廉价地制备出产量大、纯度高、单分散性好、生物相容性强的三角纳米银，不仅是三角纳米银应用的要求，也是目前制备技术所急需解决的问题。

CN1935422A公开了一种单分散三角纳米银片的制备方法，该方法是将硝酸银乙醇溶液加入到水/PVP/戊醇体系中，再经热处理和离心得到三角纳米银片。该方法产量高，操作简单，所得三角纳米银纯度高，但高度依赖PVP品质。实验中发现当使用的PVP的pH值低于3.6时，无法重复实验。因此有必要对初始反应底液的的酸碱度进行调整，确保实验成功率。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种工艺简单、成本低的高纯度、尺寸可调的三角纳米银片的制备方法。

技术方案：本发明是在本课题组原有报道的水/PVP/戊醇体系基础上，提出一种新的调控三角纳米银片尺寸的制备方法，即通过调节初始反应体系内的pH值来获得不同尺度的三角纳米银。初始反应体系内的pH值越高，所获得的三角纳米银尺度越小。因为随着反应底液初始pH值的升高，反应体系中的H⁺离子浓度不断降低，驱使反应向还原方向进行，这样提高了银的成核速率，短时间内能形成较多的银晶核。另一方面如果成核速率过快，势必消耗更多的银离子，接下来的生长过程就会出现银离子短缺，晶核无法生长。银核和银离子在反应中达到动态平衡。因此初始反应体系内的pH值不同会生成不同尺度的三角纳米银。如果所使用的PVP的pH值很低，反应一段时间后，体系内的H⁺浓度越来越高，还原反应停止，无法得到三角纳米银。

不同批次PVP的pH值一般分布在3–5之间，为提高实验重复率，有必要对反应体系内的酸碱度进行调整。因乙醇具有弱酸性，在实际实验中也发现添加了乙醇的反应体系的合成三角纳米银所需时间延长，成功率低。因此有必要把CN1935422A专利公布的反应体系中的乙醇去除，同时引入OH^–离子。根据反应方程式：

2NaOH+2AgNO₃＝2NaNO₃+Ag₂O↓+H₂O

AgNO₃和NaOH会反应生成白色沉淀，因此必须在滴加AgNO₃水溶液前，添加NaOH/戊醇饱和溶液。经调整后体系内的pH值控制在5–6.5，不得超过7。另外，本发明中所使用的AgNO₃所占质量比更高，因此产量更高。本发明不仅提供了调控纳米银合成新思路、新方法，而且实验成功率也得到了保证。