专利名称：一种纳米金属胶体的原生态分离与再分散的方法
技术领域：
本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及纳米金属胶体的原生态分离与再分散的 方法。并以球形纳米银为例，通过液相法制备，并原生态的分离和再分散了小粒径(<10nm) 纳米银颗粒的方法。
背景技术：
纳米粒子属于原子簇和宏观体相交界的过渡区域，是由数目很多原子或分子组成 的聚集体。这种结构决定了它具有着传统材料所不具备的许多特殊的物理、化学性质，如 宏观量子隧道效应、量子尺寸效应、表面与界面效应、小尺寸效应，以及光、电、磁学、热等特 性。20世纪80年代以来，纳米科技得到迅速发展，纳米科技也将在21世纪促使许多产业领 域发生革命性的变化。纳米科技在材料、信息、能源、环境、生命、军事、制造等方面显示广泛 的应用潜力，是21世纪高新技术发展的源头并将给人类生活带来巨大的变化，成为21世纪 世界各国抢占高科技和全球经济制高点的重点战略领域。目前，纳米粒子制备方法分为固相法和液相法，通过固相法可实现纳米粒子的大 规模生产，但粒子粒径较大OlOnm)，易团聚，形貌单一，纳米效应难以体现完全；通过液相 法可以获得小粒径(<10nm)、多形貌的纳米粒子，但固液分离困难，通常采用的离心分离、蒸 发等方法难以实现工业化生产，纳米材料的发展受到了严重的阻碍。因此，寻求一种简易方 法实现小粒径纳米粒子原生态分离是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提出一种原料易得，工艺设备简 单，绿色高效的分离原生态小粒径金属纳米粒子的新方法。本发明提出的一种球形纳米银的原生态分离和再分散的方法，具体步骤如下
(1)将银盐和有机保护剂溶解于溶剂中，并用碱性物质调节PH值为9 10，升温至 9(T12(TC，然后将还原剂迅速加入反应体系，并持续搅拌反应2(Γ30分钟，即可得到稳定的 纳米银胶体；
(2)在激烈的搅拌下，用酸性物质快速调节纳米银胶体的ρΗ值为Γ7，并持续搅拌反应 10^20分钟，胶体溶液逐渐出现絮状沉淀，用布氏漏斗抽虑，然后洗涤，干燥，即可获得纳米 银颗粒；
(3 )将一定量上述获得的纳米银颗粒可直接分散于有机溶剂中，超声分散数分钟后，激 烈搅拌1(Γ20分钟，即可获得原生态分散的纳米银胶体。此过程中，有机保护剂和银盐的摩尔比为0. 01 :Γ3 :1，每0. Olmol银盐添加5 50 ml溶剂，还原剂和银盐的摩尔比为1 广3 :1。本发明中所使用的碱性物质主要为氢氧化钠、氢氧化钾或者碱式盐等。本发明中所使用的酸性物质主要为盐酸、磷酸、硝酸、醋酸或者酸式盐等。本发明中所使用的还原剂为硼氢化钠、水合胼、苯胼、次亚磷酸钠、维生素C、葡萄糖中的一种，或者其中的几种。本发明中所使用的有机保护剂为聚乙烯醇、柠檬酸钠、豆蔻酸等有机酸类等中的 一种，或其中的几种。本发明中所使用的银盐为醋酸银、硝酸银或者月桂酸银等中的一种。本发明中分离前后所使用的溶剂是去离子水、乙醇、乙二醇、丙三醇、一缩二乙二 醇等中的一种，或其中的几种。本发明中分离前纳米银的粒径为小于10 nm，分离后的纳米银粒径仍然小于10 nm0本发明中根据分散剂的选择，分离后的纳米银粉体可直接分散于有机溶剂中。有益效果
1、本方法制备和原生态分离纳米银粒子工艺简单，反应条件温和，反应时间短。2、本方法可实现多次分离与再分散，且分离前后粒径基本无变化。3、本方法生产成本低，没有有害废弃物产生，符合“绿色生产”的要求。4、本方法适用于多种、多形貌金属纳米粒子的制备，可积极推动纳米技术的发展。
图1为纳米银胶体分离前后的银的T E M (左分离前；右分离后)。图2为纳米银胶体中的银不同分离次数的粒径分布(SA)(左分离前；右分离 后)。图3为分离后的纳米银的XR D。图4为分离后纳米银的DSC (内图1为分离后的纳米银，2为分散剂)。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。实施例l:0.020g醋酸银，0.04g十二酸，一定量的去离子水和乙二醇，并用氢氧 化钾调节PH值为9 10，逐渐升温至9(T12(TC，数分钟后迅速加入的抗坏血酸0. 025g，并持 续搅拌反应2(Γ30分钟后，溶液变为棕黑色，即可得到稳定的纳米银胶体；用盐酸调节溶液 PH值为6 7，即出现絮状沉淀，布氏漏斗分离，洗涤，干燥，即可获得纳米银粉体；
实施例2:0.35g月桂酸银，0.7g柠檬酸钠，一定量的去离子水和异丙醇，并用氢氧化 钠调节PH值为9 10，，逐渐升温至9(T12(TC，数分钟后迅速加入的水合胼0. 05g,并持续搅 拌反应2(Γ30分钟后，溶液变为棕黑色，即可得到稳定的纳米银胶体；用硫酸氢钠调节溶液 PH值为6 7，即出现絮状沉淀，布氏漏斗分离，洗涤，干燥，即可获得纳米银粉体；
实施例3 0. 52g硝酸银，0.87g聚乙烯醇，一定量的去离子水，并用碳酸氢钠调节pH值 为9 10，，逐渐升温至9(T12(TC，数分钟后迅速加入的水合胼0. 07g并持续搅拌反应20 30 分钟后，溶液变为棕黑色，即可得到稳定的纳米银胶体；用磷酸调节溶液PH值为6 7，即出
4现絮状沉淀，布氏漏斗分离，洗涤，干燥，即可获得纳米银粉体；取些许所得纳米银粉体直接 分散于二甲苯中，超声分散数分钟，即可获得黄绿色纳米银胶体。实施例4 0. Ilg月桂酸银，0. 55g 2_十烯丁二酸酐，一定量的去离子水和一缩二 乙二醇，并用碱式碳酸铜调节PH值为9 10，，逐渐升温至9(T12(TC，数分钟后迅速加入的葡 萄糖0. 37g，并持续搅拌反应2(Γ30分钟后，溶液变为棕黑色，即可得到稳定的纳米银胶体； 用盐酸调节溶液PH值为6 7，即出现絮状沉淀，布氏漏斗分离，洗涤，干燥，即可获得纳米银 粉体；取些许所得纳米银粉体直接分散于四氢呋喃中，超声分散数分钟，即可获得黄绿色纳 米银胶体。实施例5 2. Ilg硝酸银，0. 55g壬烯基丁二酸酐，一定量的去离子水，并用氢氧化 钠调节PH值为9 10，，逐渐升温至9(T12(TC，数分钟后迅速加入的葡萄糖0. 37g，并持续搅 拌反应2(Γ30分钟后，溶液变为棕黑色，即可得到稳定的纳米银胶体；用盐酸调节溶液PH值 为6 7，即出现絮状沉淀，布氏漏斗分离，洗涤，干燥，即可获得纳米银粉体；取些许所得纳 米银粉体直接分散于丙酮中，超声分散数分钟，即可获得黄绿色纳米银胶体。
权利要求
一种球形纳米银的原生态分离和再分散的方法，其特征在于具体步骤如下(1)将银盐和有机保护剂溶解于溶剂中，用碱性物质调节pH值为9~10，升温至90~120℃，然后将还原剂加入反应体系，并持续搅拌反应20~30分钟，得到稳定的纳米银胶体；(2)在搅拌下，用酸性物质调节纳米银胶体的pH值为4~7，并持续搅拌反应10~20分钟，胶体溶液逐渐出现絮状沉淀，用布氏漏斗抽虑，然后洗涤，干燥，获得纳米银颗粒；(3)将上述获得的纳米银颗粒直接分散于有机溶剂中，超声分散，搅拌10~20分钟，获得原生态分散的纳米银胶体；上述步骤中，有机保护剂和银盐的摩尔比为0.011~31，每0.01mol银盐添加5～50 ml溶剂，还原剂和银盐的摩尔比为11~31。
2.根据权利要求1所述的球形纳米银的原生态分离和再分散的方法，其特征在于所 使用的碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾或者碱式盐。
3.根据权利要求1所述的球形纳米银的原生态分离和再分散的方法，其特征在于所 使用的酸性物质为盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、醋酸或者酸式盐。
4.根据权利要求1所述的球形纳米银的原生态分离和再分散的方法，其特征在于所 使用的还原剂为硼氢化钠、水合胼、苯胼、次亚磷酸钠、维生素C、葡萄糖中的一种，或者其中 的几种。
5.根据权利要求1所述的球形纳米银的原生态分离和再分散的方法，其特征在于所 使用的有机保护剂为聚乙烯醇、柠檬酸钠、豆蔻酸中的一种，或其中的几种。
6.根据权利要求1所述的球形纳米银的原生态分离和再分散的方法，其特征在于所 使用的银盐为醋酸银、硝酸银或者月桂酸银中的一种。
7.根据权利要求1所述的球形纳米银的原生态分离和再分散的方法，其特征在于分离 前后所使用的溶剂是去离子水、乙醇、乙二醇、丙三醇、一缩二乙二醇中的一种，或其中的几 种。
8.根据权利要求1所述的球形纳米银的原生态分离和再分散的方法，其特征在于分离 前纳米银的粒径为小于10 nm，分离后纳米银粒径仍然小于10 nm。
9.根据权利要求1所述的球形纳米银的原生态分离和再分散的方法，其特征在于根据 分散剂的选择，分离后的纳米银粉体可直接分散于有机溶剂中。
全文摘要
本发明属于纳米技术领域，具体为纳米金属胶体的原生态分离与再分散的方法。以球形纳米银为例，其步骤包括将银盐在有机保护剂和还原剂条件下，搅拌反应，得到的纳米银胶体；然后用酸调节纳米银胶体的pH值，续搅拌反应，至胶体溶液逐渐出现絮状沉淀，获得纳米银颗粒；最后将纳米银颗粒分散于有机溶剂中，超声分散，获得原生态分散的纳米银胶体。本发明根据分散剂与纳米粒子、溶液的相互作用关系，实现纳米粒子原生态分离和再分散，且可经多次反复进行。本发明工艺简单，操作条件温和，反应时间短，且经多次分离与分散后，粒径与形貌变化不大，制备成本低，没有有害废弃物产生，符合“绿色生产”的要求。
文档编号B22F1/00GK101898250SQ20101023134
公开日2010年12月1日 申请日期2010年7月20日 优先权日2010年7月20日
发明者杨振国, 邰艳龙 申请人:复旦大学