专利名称：一种在载体上负载单质银的方法
技术领域：
本发明涉及一种在载体上负载单质银的方法，属于金属纳米材料制备技术领域。
背景技术：
纳米 材料具有高的比表面积和表面活性，单质银作为一种重要的功能材料，在催化、电化学、生物检测等众多领域具有潜在应用价值。常见的单质银的制备方法除了物理法外，按反应条件可以分为化学还原法、微乳液法、模板法、电化学法、光催化还原法、微波辅助法、辐射还原法等。化学还原法在银系纳米材料的制备中具有广泛的应用，但在反应过程中可能使用有毒化学试剂或在高温下进行。常见的载体有活性炭、石墨稀、玻璃、纳米氧化物等，载体的存在可以提闻催化剂的比表面积，促进活性组分的分散。截至目前，在载体上制备均匀负载的单质银的通用方法依然是富有挑战性的工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作简便、负载均匀、负载量可控并可在多种类型载体上负载单质银的通用方法。为实现上述目的，本发明采取的技术方案为
一种在载体上负载单质银的方法，包括以下步骤
(1)在室温下，将硝酸银和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于乙醇或甲醇中，硝酸银与聚乙烯吡咯烷酮的质量比是2:0. 5 5，优选为2:1 3 ;聚乙烯吡咯烷酮分子量优选为8000 58000 ；
(2)将载体加至上述溶液中或将上述溶液加至载体中，如可采取超声的方法使得载体与溶液充分浸润；
(3)载体与溶液分离，将载体干燥后，在500 800°C煅烧得到均匀负载有单质银的载体。步骤(3)得到的负载有单质银的载体多次重复步骤(2)和(3)操作可得到不同单质银负载量的载体。步骤(3)在空气或惰性气体Ar或N2中煅烧。所述载体为活性炭、石墨烯、分子筛、玻璃片、硅片、金属氧化物，所述金属氧化物为氧化铝、二氧化锰、氧化铁、四氧化三钴、氧化镍、氧化铜、氧化锌、氧化镉、氧化铅、氧化镁。如果载体为片状，最终得到负载单质银薄膜的载体。与现有技术相比，本发明具有以下特点
I、本发明是一种通用的方法，可适用于多种不同的载体，避免了纳米材料对载体的单一选择性，选择不同类型载体均可得到负载单质银的复合材料。2、本发明方法可制备得到负载单质银薄膜的载体，通过反复负载、煅烧操作可控制单质银的厚度或粒径。3、本发明方法操作简单，易于实现工业化生产。
发明内容
图I为制备得到的负载有单质银的活性炭的XRD图谱；
图2为四氧化三铁载体上负载单质银的XRD图谱，其中I为纯四氧化三铁，2为负载I次的XRD图谱，3为负载2个循环的XRD图谱，4为负载3个循环的XRD图谱；
图3为四氧化三铁载体上负载单质银的SEM照片，其中I为纯四氧化三铁，2为负载I次的SEM照片，3为负载2个循环的SEM照片，4为负载3个循环的SEM照片；
图4为四氧化三铁载体上负载单质银的TEM照片，四氧化三铁负载3个循环；
图5为负载三个循环后银-氧化铁的TEM面扫描照片；
图6为不同浸涂次数得到的玻璃片照片，通过XRF测定薄膜厚度(硝酸银与PVP质量比为I :1前躯体溶液)，数字I至10相应于浸涂次数，数字下方为相应的单质银薄膜厚度；
图7为不同浸涂次数得到的玻璃片照片，并通过XRF测定薄膜厚度(硝酸银与PVP质量比为I :2前躯体溶液)，数字I至10相应于浸涂次数，数字下方为相应的单质银薄膜厚度；图8为浸涂次数与薄膜厚度的关系图(硝酸银与PVP质量比为I :1前躯体溶液)；
图9为浸涂次数与薄膜厚度的关系图(硝酸银与PVP质量比为I :2前躯体溶液)；
图10为薄膜厚度与电阻的关系 图11为浸涂I至10次的Ag-玻璃片的XRD图谱。
发明内容
实施例I
在IOOmL乙醇溶液中，按质量比I: I分别加入I. 7g硝酸银和I. 7g聚乙烯吡咯烷酮K30，避光搅拌24小时，使溶液混合均匀，得到深棕色溶液。取5mL混合溶液，加入O. Ig活性炭载体，超声30min，离心、干燥，将产物在氮气气氛下于管式炉中60(TC煅烧30min，得到的产物为第一次包覆单质银薄膜的活性炭。重复反应次数，即可增加负载量。图I的XRD图谱结果证明制备得到了负载有单质银的活性炭。实施例2
在IOOmL甲醇溶液中，按质量比2:1分别加入I. 7g硝酸银和I. 7g聚乙烯吡咯烷酮K30。避光搅拌24小时，使溶液混合均匀，得到深棕色溶液。将O. Ig石墨烯载体分散在5mL混合溶液中，超声30min，离心、干燥，将产物在氩气气氛下于管式炉中600°C煅烧30min，得到的产物为第一次包覆单质银的石墨烯。XRD证明得到与实施例I相同的结果。实施例3
在IOOmL乙醇溶液中，按质量比1:2分别加入I. 7g硝酸银和3. 4g聚乙烯吡咯烷酮K16，避光搅拌24小时，使溶液混合均匀，得到深棕色溶液。将O. Ig四氧化三铁(按照文献方法合成 7； Phys. Chem. C 11336 2008, 112，11336 - 11339)载体分散在 5mL 上述混合溶液中，超声30min，离心、干燥，将产物置于马弗炉中在500°C煅烧30min，得到的产物为第一次
包覆单质银薄膜的氧化铁。重复反应次数，即可增加负载量。图2可见随着负载次数增加，单质银的衍射峰逐渐增强，图3表明多次煅烧并未改变载体的形貌，图4表明负载的银小于50nm，为纳米级负载，图5的面扫描照片证明银均匀负载于载体表面。实施例4
在IOOmL乙醇溶液中，按质量比I: I分别加入I. 7g硝酸银和I. 7g聚乙烯吡咯烷酮K30，避光搅拌24小时，使溶液混合均匀，得到深棕色溶液。采取提拉法将载体玻璃片浸入上述混合溶液中I分钟后，将玻璃片提出，干燥后置于马弗炉中600°C煅烧30min，得到载有单质银薄膜的玻璃片，重复上述操作，可得到不同浸涂厚度的玻璃片。从图6至9可见，通过控制浸涂次数可精确控制单质银薄膜的厚度，改变不同前躯体硝酸银与PVP质量比也可改变薄膜厚度，图10为薄膜厚度与电阻的关系图，随着单质银薄膜厚度的增加，导电性显著增大，图11证明在玻璃片上浸涂、空气中煅烧得到单质银。实施例5· 与实施例4类似，未添加聚乙烯吡咯烷酮，硝酸银溶于乙醇得到无色溶液，重复上述操作，无法得到负载单质银均匀的薄膜。使用其他类型的表面活性剂代替PVPJn SDS、CTAB, OP等，与硝酸银加入乙醇中，
无法得到棕色溶液，进一步煅烧无法获得均匀的单质银薄膜。综上所述，本发明通过改变不同载体如分子筛、Y-氧化铝、多孔二氧化锰、氧化铜、纳米氧化锌等，反复实验，均可得到在载体上均匀负载单质银的复合材料，该方法可应用于各种形状的载体，是一种在载体上均匀负载单质银的通用方法，材料可应用于催化、导电薄膜等领域。
权利要求
1.一种在载体上负载单质银的方法，其特征在于包括以下步骤 (1)在室温下，将硝酸银和聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇或甲醇中，硝酸银与聚乙烯吡咯烷酮的质量比是2:0. 5 5 ; (2)将载体加至上述溶液中或将上述溶液加至载体中，所述载体为活性炭、石墨烯、分子筛、玻璃片、硅片或金属氧化物； (3)载体与溶液分离，将载体干燥后，在500 800°C煅烧得到均匀负载有单质银的载体。
2.根据权利要求I所述的在载体上负载单质银的方法，其特征在于步骤(I)中硝酸银与聚乙烯吡咯烷酮的质量比是2:1 3。
3.根据权利要求I所述的在载体上负载单质银的方法，其特征在于所述聚乙烯吡咯烷酮分子量为8000 58000。
4.根据权利要求I所述的在载体上负载单质银的方法，其特征在于步骤(3)得到的负载有单质银的载体重复步骤(2)和(3)操作得到不同单质银负载量的载体。
5.根据权利要求I至4任意之一所述的在载体上负载单质银的方法，其特征在于步骤(2 )可采取超声振荡的方法使载体与溶液充分浸润。
6.根据权利要求I至4任意之一所述的在载体上负载单质银的方法，其特征在于步骤(3)中，干燥后的载体在空气或惰性气体Ar或N2中煅烧。
7.根据权利要求I至4任意之一所述的在载体上负载单质银的方法，其特征在于所述金属氧化物为氧化铝、二氧化锰、氧化铁、四氧化三钴、氧化镍、氧化铜、氧化锌、氧化镉、氧化铅或氧化镁。
8.根据权利要求I至4任意之一所述的在载体上负载单质银的方法，其特征在于所述载体为片状，最终得到负载单质银薄膜的载体。
全文摘要
本发明公开了一种在载体上负载单质银的方法，该方法将硝酸银和聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇或甲醇中，硝酸银与聚乙烯吡咯烷酮的质量比是2:0.5～5，然后将载体加至上述溶液中充分浸润，载体与溶液分离，将载体干燥后，在500～800℃煅烧得到负载有单质银的载体。本发明可适用于多种不同的载体，避免了纳米材料对载体的单一选择性，选择不同类型载体均可得到负载单质银的复合材料；本发明通过反复负载、煅烧操作可控制单质银的厚度或粒径。
文档编号C23C18/44GK102912331SQ20121041687
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月28日 优先权日2012年10月28日
发明者范文, 谢钢, 泽田丰 申请人:西北大学