纳米银溶液及其低成本合成方法与流程

本发明涉及纳米材料合成技术领域，具体涉及一种纳米银溶液及其低成本合成方法。

背景技术

众所周知，纳米银材料作为一种贵金属纳米材料，在光学、催化、超导和生物传感器等多方面得到了广泛应用。纳米银还具有广谱抗菌特性，在日用产品、生物、医药和食品工业等领域均表现出良好的性能和应用前景。

纳米银的制备方法和合成技术众多，主要包括物理方法和化学方法；其中，物理方法包括微波辅助或超声辅助法、激光刻蚀法、研磨粉碎法，上述方法生产成本高；化学方法中，现有的纳米银溶液合成过程中有些采用水合肼和硼氢化钾作为还原剂，然而，该类试剂具有毒性，且储存和操作过程均存在一定的危险性。此外，传统纳米银溶液的合成方法对温度要求苛刻，从而使得反应不易控制，产品粒径参差不齐，甚至有些粒径超过了纳米长度范围；且上述方法合成的纳米银溶液产品性能不稳定，容易发生聚沉；此外，传统合成纳米银溶液的方法还存在合成成本高，合成过程操作复杂，难以工业化生产等缺点。

基于此，提供一种新型的低成本合成纳米银溶液的方法具有重要意义。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种纳米银溶液及其低成本合成方法。本发明采用湿化学法，以水和无水乙醇作为基液合成纳米银溶液前驱液，且经恒温反应预设时间，即可得到纳米银溶液，整个合成过程操作简单、成本较低，且制备得到的纳米银溶液粒径均匀、性质稳定、不易聚沉，从而有效克服了传统纳米银合成过程中存在的合成成本高、合成过程操作复杂、合成产品易聚沉、不稳定等缺点。

为此，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种纳米银溶液，合成纳米银溶液的原料组分包括：硝酸银、混合液和还原剂；混合液的原料组分包括表面活性剂、去离子水、无水乙醇和甘油中的一种或多种。

优选地，以合成100ml纳米银溶液计：硝酸银的加入体积为20～30ml，表面活性剂的加入质量为0.01～0.03g，还原剂的加入体积为10～20ml；其中，硝酸银的浓度为0.2～0.8g/l，还原剂的浓度为2～6g/l。

优选地，混合液中：表面活性剂、去离子水、无水乙醇和甘油的加入量之比依次为(0.01～0.03g)：(10～30ml)：(15～30ml)：(5～10ml)。

优选地，表面活性剂选用阴离子表面活性剂，且优选十二烷基苯磺酸钠；还原剂选用次亚磷酸钠和/或柠檬酸钠。

第二方面，本发明提供一种纳米银溶液的合成方法，包括以下步骤：s1：将表面活性剂、去离子水、无水乙醇和甘油按照预设比例混合均匀，得到混合液；s2：于搅拌条件下，在混合液中加入硝酸银溶液，之后加入还原剂，继续搅拌预设时间；s3：将s2得到的产物进行加热反应，之后得到纳米银溶液。

优选地，s1中：混合过程中：控制温度为15～25℃，搅拌时间为10～15min。

优选地，s2中：硝酸银溶液的加入方式为缓慢加入，且加入速度为300～400ml/min；还原剂的加入方式为缓慢加入，且加入速度为200～300ml/min；预设时间为5～10min。

优选地，s3中：加热反应中，加热温度为100～150℃，加热时间为10～30min。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

申请人经过大量实验发现：本发明采用湿化学法，以水和无水乙醇作为基液合成纳米银溶液前驱液，且经恒温反应，即可制备得到纳米银溶液，整个合成过程操作简单、成本较低，且制备得到的纳米银溶液粒径均匀、性质稳定、不易聚沉，从而有效克服了传统纳米银合成过程中存在的合成成本高、合成过程操作复杂、合成产品易聚沉、不稳定等缺点。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明实施例一中纳米银溶液的外观图；

图2为本发明实施例一中纳米银溶液的tem图；

图3为本发明实施例一中纳米银溶液的紫外可见吸收光谱图；

图4为本发明实施例一中纳米银溶液的eds图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚的说明本发明的技术方案，因此只作为实例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。

本发明提供一种纳米银溶液的合成方法，包括以下步骤：

s1：将阴离子表面活性剂、溶剂和甘油按照预设比例混合，于15～25℃下搅拌10～15min，得到混合液。

s2：于搅拌条件下，在混合液中缓慢加入硝酸银溶液，添加速度为300～400ml/min；之后缓慢加入还原剂，添加速度为200～300ml/min，继续搅拌5～10min，之后停止搅拌。

s3：将s2得到的产物进行加热反应，加热温度为100～150℃，10～30min后停止加热，得到纳米银溶液。

在本发明的进一步实施方式中，以合成100ml纳米银溶液计：硝酸银的加入体积为20～30ml，阴离子表面活性剂选用十二烷基苯磺酸钠，且加入质量为0.01～0.03g，还原剂选用次亚磷酸钠和/或柠檬酸钠，且加入体积为10～20ml；其中，硝酸银的浓度为0.2～0.8g/l，还原剂的浓度为2～6g/l。

在本发明的进一步实施方式中，混合液中：表面活性剂、去离子水、无水乙醇和甘油的加入量之比依次为(0.01～0.03g)：(10～30ml)：(15～30ml)：(5～10ml)。

下面结合具体实施例进行说明。

实施例一

本实施例提供一种纳米银溶液的合成方法，按100ml合成量计，包括以下步骤：

s1：在釜式反应器中，加入0.01g十二烷基苯磺酸钠、20ml水、30ml无水乙醇和10ml甘油，于20℃下搅拌15min，得到混合液。

s2：于搅拌条件下，将20ml浓度为0.5g/l的硝酸银溶液缓慢添加到混合液中，添加速度为350ml/min；再缓慢加入10ml浓度为5g/l的次亚磷酸钠溶液，添加速度为250ml/min，再加水10ml，维持反应釜的搅拌状态10min，之后停止搅拌。

s3：将s2得到的产物进行加热反应，于120℃加热20min后停止加热，得到纳米银溶液，如图1所示。图2本实施例纳米银溶液的tem图，图3为本实施例纳米银溶液的紫外可见吸收光谱图，图4为本实施例纳米银溶液的eds图。

实施例二

本实施例提供一种纳米银溶液的合成方法，按100ml合成量计，包括以下步骤：

s1：在釜式反应器中，加入0.01g十二烷基苯磺酸钠、20ml水、30ml无水乙醇和10ml甘油，于25℃下搅拌10min，得到混合液。

s2：于搅拌条件下，将20ml浓度为0.5g/l的硝酸银溶液缓慢添加到混合液中，添加速度为400ml/min；再缓慢加入10ml浓度为5g/l的柠檬酸钠溶液，添加速度为200ml/min，再加水10ml，维持反应釜的搅拌状态5min，之后停止搅拌。

s3：将s2得到的产物进行加热反应，于100℃加热30min后停止加热，得到纳米银溶液。

实施例三

本实施例提供一种纳米银溶液的合成方法，按100ml合成量计，包括以下步骤：

s1：在釜式反应器中，加入0.01g十二烷基苯磺酸钠、20ml水、30ml无水乙醇和10ml甘油，于15℃下搅拌15min，得到混合液。

s2：于搅拌条件下，将20ml浓度为0.5g/l的硝酸银溶液缓慢添加到混合液中，添加速度为300ml/min；再缓慢加入10ml浓度为5g/l的次亚磷酸钠溶液，添加速度为300ml/min，再加水10ml，维持反应釜的搅拌状态10min，之后停止搅拌。

s3：将s2得到的产物进行加热反应，于150℃加热10min后停止加热，得到纳米银溶液。

另外，为了进一步凸显本发明技术方案的优势，设置以下对比例。需要说明的是，下述对比例在实施例一的基础上设置而成。

对比例一

本对比例与实施例一相比，步骤s2中采用抗坏血酸作还原剂。具体地：

本对比例提供一种纳米银溶液的合成方法，按100ml合成量计，包括以下步骤：

s1：在釜式反应器中，加入0.01g十二烷基苯磺酸钠、20ml水、30ml无水乙醇和10ml甘油，于20℃下搅拌15min，得到混合液。

s2：于搅拌条件下，将20ml浓度为0.5g/l的硝酸银溶液缓慢添加到混合液中，添加速度为350ml/min；再缓慢加入10ml浓度为5g/l的抗坏血酸溶液，添加速度为250ml/min，再加水10ml，维持反应釜的搅拌状态10min，之后停止搅拌。

s3：将s2得到的产物进行加热反应，于120℃加热20min后停止加热，得到纳米银溶液。

对比例二

本对比例与实施例一相比，步骤s2中采用柠檬酸作还原剂。具体地：

本对比例提供一种纳米银溶液的合成方法，按100ml合成量计，包括以下步骤：

s1：在釜式反应器中，加入0.01g十二烷基苯磺酸钠、20ml水、30ml无水乙醇和10ml甘油，于20℃下搅拌15min，得到混合液。

s2：于搅拌条件下，将20ml浓度为0.5g/l的硝酸银溶液缓慢添加到混合液中，添加速度为350ml/min；再缓慢加入10ml浓度为5g/l的柠檬酸溶液，添加速度为250ml/min，再加水10ml，维持反应釜的搅拌状态10min，之后停止搅拌。

s3：将s2得到的产物进行加热反应，于120℃加热20min后停止加热，得到纳米银溶液。

对比例三

本对比例与实施例一相比，步骤s1中丙二醇替代甘油。具体地：

本对比例提供一种纳米银溶液的合成方法，按100ml合成量计，包括以下步骤：

s1：在釜式反应器中，加入0.01g十二烷基苯磺酸钠、20ml水、30ml无水乙醇和10ml丙二醇，于20℃下搅拌15min，得到混合液。

s2：于搅拌条件下，将20ml浓度为0.5g/l的硝酸银溶液缓慢添加到混合液中，添加速度为350ml/min；再缓慢加入10ml浓度为5g/l的次亚磷酸钠溶液，添加速度为250ml/min，再加水10ml，维持反应釜的搅拌状态10min，之后停止搅拌。

s3：将s2得到的产物进行加热反应，于120℃加热20min后停止加热，得到纳米银溶液。

另外，申请人对本发明各实施例和对比例纳米银溶液的稳定性进行检测，发现各实施例纳米银溶液的稳定性显著优于各对比例，各对比例制备得到的纳米银溶液存在不同程度的粒径不均匀、易聚沉等缺点。

当然，除了实施例一至实施例三列举的情况，制备过程中的其他参数和条件也是可以的。

本发明采用湿化学法，以水和无水乙醇作为基液合成纳米银溶液前驱液，且经恒温反应预设时间，即可得到纳米银溶液，整个合成过程操作简单、成本较低，且制备得到的纳米银溶液粒径均匀、性质稳定、不易聚沉，从而有效克服了传统纳米银合成过程中存在的合成成本高、合成过程操作复杂、合成产品易聚沉、不稳定等缺点。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。