一种微波辅助对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法
【专利摘要】一种微波辅助对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法，它涉及一种对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法。本发明是要解决现有技术存在修饰过程时间长，能量利用率低，合成过程中使用有机溶剂造成污染的问题。方法：一、将二氧化锡纳米棒粉末加入到双重蒸馏水中，超声分散，得到悬浊液；二、将悬浊液转移到石英微波反应管，向石英微波反应管加入AgNO3，然后将转子放入石英微波反应管中搅拌，再向石英微波反应管中加入赖氨酸，继续搅拌后转移至微波反应器中处理，得到浅红棕色悬浊液；三、将浅红棕色悬浊液进行离心分离，双重蒸馏水洗，放入烘箱中干燥，得到黄色粉末，即为纳米银修饰的金属氧化物纳米棒粉末。本发明用于纳米银修饰金属氧化物。
【专利说明】一种微波辅助对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法。
【背景技术】
[0002]纳米银粒子属于纳米贵金属粒子,是指粒径在I?IOOmm之间的金属银微粒，也称为超微贵金属粒子。纳米银材料的优异性能取决于其独特的微观结构，纳米银粒子具有显著的表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，因而显示出不同于常规材料的生物、热、光、电、磁、催化和敏感等特性，使其能应用于生物医学、光学、电子学、光电材料、催化齐U、磁性材料等许多领域。在众多材料的制备过程中，对基体材料进行表面修饰或改性，可以极大提升基体材料本身的性能。
[0003]传统的纳米银修饰方法只要包括:晶种生长法、浸溃生长法、Y射线照射法和光化学沉积法等，在这些纳米银修饰方法中，修饰过程往往较长，通常都在I小时以上，伴随一定程度的能量耗散，并且在制备过程不可避免的使用了有机溶剂。综上所述，现有技术存在反应时间长，能量利用率不高，合成过程中使用有机溶剂可能造成污染等问题。
【发明内容】
[0004]本发明是要解决现有技术存在修饰过程时间长，能量利用率低，合成过程中使用有机溶剂造成污染的问题，而提供一种微波辅助对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法。
[0005]本发明一种微波辅助对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法是按以下步骤进行:
[0006]一、将二氧化锡纳米棒粉末加入到双重蒸馏水中，然后超声分散IOmin?20min，得到悬浊液；
[0007]二、将步骤一得到的悬浊液转移到石英微波反应管中，然后向石英微波反应管中加入AgNO3,然后将转子放入石英微波反应管中持续搅拌5min?IOmin,再向石英微波反应管中加入赖氨酸，继续搅拌Imin?5min后转移至微波反应器中，在微波功率为200W?400W、反应温度为120°C的条件下反应IOs?15s，得到浅红棕色悬浊液；
[0008]三、将步骤三得到的浅红棕色悬浊液进行3?5次离心分离，然后用双重蒸馏水洗，最后放入60°C的烘箱中干燥，得到黄色粉末，即为纳米银修饰的二氧化锡纳米棒粉末；
[0009]步骤一中所述二氧化锡纳米棒粉末的质量与步骤一中所述双重蒸馏水的体积的比为 Img: (40 ?100) μ L ；
[0010]步骤一所述二氧化锡纳米棒粉末中二价锡离子与步骤二所述AgNO3中Ag离子的摩尔比为1: (0.05?0.3)；
[0011]步骤二中所述AgNO3与赖氨酸的摩尔比为1: (I?3)。
[0012]本发明的有益效果是:
[0013]1、本发明通过微波辅助手段以赖氨酸为还原剂进行对二氧化锡纳米棒的快速纳米银修饰，修饰过程中不采用任何有机溶剂，有毒还原剂和表面活性剂，修饰速度快，环境友好，操作简单；修饰的银纳米颗粒粒径约为40nm，粒径分布窄，能够用于各种二氧化锡纳米结构的表面修饰。本发明中使用微波辅助，以其加热迅速集中，能量利用率高的特点，有效降低修饰时间至15s以内；赖氨酸作为一种自然界广泛存在的氨基酸，本身无毒无害，可以将硝酸银还原为单质银，并且整个还原过程中不产生有毒有害物质。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为实施例一制得的纳米银修饰的SnO2纳米棒粉末的扫描电镜图；
[0015]图2为实施例一制得的纳米银修饰的SnO2纳米棒粉末的XRD衍射图。
【具体实施方式】
[0016]【具体实施方式】一:本实施方式一种微波辅助对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法是按以下步骤进行:
[0017]一、将二氧化锡纳米棒粉末加入到双重蒸馏水中，然后超声分散IOmin?20min，得到悬浊液；
[0018]二、将步骤一得到的悬浊液转移到石英微波反应管中，然后向石英微波反应管中加入AgNO3,然后将转子放入石英微波反应管中持续搅拌5min?IOmin,再向石英微波反应管中加入赖氨酸，继续搅拌Imin?5min后转移至微波反应器中，在微波功率为200W?400W、反应温度为120°C的条件下反应IOs?15s，得到浅红棕色悬浊液；
[0019]三、将步骤三得到的浅红棕色悬浊液进行3?5次离心分离，然后用双重蒸馏水洗，最后放入60°C的烘箱中干燥，得到黄色粉末，即为纳米银修饰的二氧化锡纳米棒粉末；
[0020]步骤一中所述二氧化锡纳米棒粉末的质量与步骤一中所述双重蒸馏水的体积的比为 Img: (40 ?100) μ L ；
[0021]步骤一所述二氧化锡纳米棒粉末中二价锡离子与步骤二所述AgNO3中Ag离子的摩尔比为1: (0.05?0.3)；
[0022]步骤二中所述AgNO3与赖氨酸的摩尔比为1: (I?3)。
[0023]本实施方式通过微波辅助手段以赖氨酸为还原剂进行对二氧化锡纳米棒的快速纳米银修饰，修饰过程中不采用任何有机溶剂，有毒还原剂和表面活性剂，修饰速度快，环境友好，操作简单；修饰的银纳米颗粒粒径约为40nm，粒径分布窄，能够用于各种二氧化锡纳米结构的表面修饰。本发明中使用微波辅助，以其加热迅速集中，能量利用率高的特点，有效降低修饰时间至15s以内；赖氨酸作为一种自然界广泛存在的氨基酸,本身无毒无害，可以将硝酸银还原为单质银，并且整个还原过程中不产生有毒有害物质。
[0024]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一中超声分散15min，得到悬浊液。其它与【具体实施方式】一相同。
[0025]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:步骤二中在微波功率为200W、反应温度为120°C的条件下反应12s。其它与【具体实施方式】一或二相同。
[0026]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三不同的是:步骤二中在微波功率为250W、反应温度为120°C的条件下反应15s。其它与【具体实施方式】一至三相同。
[0027]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤二中在微波功率为300W、反应温度为120°C的条件下反应12s。其它与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0028]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是:步骤一中所述二氧化锡纳米棒粉末的质量与步骤一中所述双重蒸馏水的体积的比为lmg:50yL。其它与【具体实施方式】一至五之一相同。
[0029]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是:步骤一中所述二氧化锡纳米棒粉末的质量与步骤一中所述双重蒸馏水的体积的比为lmg:60yL。其它与【具体实施方式】一至六之一相同。
[0030]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是:步骤一所述二氧化锡纳米棒粉末中二价锡离子与步骤二所述AgNO3中Ag离子的摩尔比为1:0.1。其它与【具体实施方式】一至七之一相同。
[0031]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一至八之一不同的是:步骤一所述二氧化锡纳米棒粉末中二价锡离子与步骤二所述AgNO3中Ag离子的摩尔比为1:0.2。其它与【具体实施方式】一至八之一相同。
[0032]【具体实施方式】十:本实施方式与【具体实施方式】一至九之一不同的是:步骤二中所述AgNO3与赖氨酸的摩尔比为1:2。其它与【具体实施方式】一至九之一相同。
[0033]通过以下实施例验证本发明的效果:
[0034]实施例一:一种微波辅助对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法，具体是按以下步骤进行:
[0035]—、将IlOmgSnO2纳米棒粉末加入到5mL双重蒸懼水中,然后超声分散15min,得到
悬浊液；
[0036]二、将步骤一得到的悬浊液转移到石英微波反应管中，然后向石英微波反应管中加入6.2mgAgN03,然后将转子放入石英微波反应管中持续搅拌5min,再向石英微波反应管中加入10.7mg赖氨酸，继续搅拌Imin后转移至微波反应器中，在微波功率为200W、反应温度为120°C的条件下反应15s，得到浅红棕色悬浊液；
[0037]三、将步骤三得到的浅红棕色悬浊液进行5次离心分离，然后用双重蒸馏水洗，最后放入60°C的烘箱中干燥，得到黄色粉末，即为纳米银修饰的SnO2纳米棒粉末。
[0038]实施例二:一种微波辅助对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法，具体是按以下步骤进行:
[0039]—、将IlOmgSnO2纳米棒粉末加入到5mL双重蒸懼水中，然后超声分散15min,得到
悬浊液；
[0040]二、将步骤一得到的悬浊液转移到石英微波反应管中，然后向石英微波反应管中加入12.5mgAgN03,然后将转子放入石英微波反应管中持续搅拌5min,再向石英微波反应管中加入21.4mg赖氨酸，继续搅拌Imin后转移至微波反应器中，在微波功率为200W、反应温度为120°C的条件下反应15s，得到浅红棕色悬浊液；
[0041]三、将步骤三得到的浅红棕色悬浊液进行5次离心分离，然后用双重蒸馏水洗，最后放入60°C的烘箱中干燥，得到黄色粉末，即为纳米银修饰的SnO2纳米棒粉末。
[0042]实施例三:一种微波辅助对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法，具体是按以下步骤进行:[0043]一、将IlOmgSnO2纳米棒粉末加入到5mL双重蒸馏水中，然后超声分散15min，得到
悬浊液；
[0044]二、将步骤一得到的悬浊液转移到石英微波反应管中，然后向石英微波反应管中加入18.7mgAgN03,然后将转子放入石英微波反应管中持续搅拌5min,再向石英微波反应管中加入32.1mg赖氨酸，继续搅拌Imin后转移至微波反应器中，在微波功率为200W、反应温度为120°C的条件下反应15s，得到浅红棕色悬浊液；
[0045]三、将步骤三得到的浅红棕色悬浊液进行5次离心分离，然后用双重蒸馏水洗，最后放入60°C的烘箱中干燥，得到黄色粉末，即为纳米银修饰的SnO2纳米棒粉末。
[0046]实施例四:一种微波辅助对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法，具体是按以下步骤进行:
[0047]—、将IlOmgSnO2纳米棒粉末加入到5mL双重蒸懼水中,然后超声分散15min,得到
悬浊液；
[0048]二、将步骤一得到的悬浊液转移到石英微波反应管中，然后向石英微波反应管中加入24.9mgAgN03，然后将转子放入石英微波反应管中持续搅拌5min，再向石英微波反应管中加入42.8mg赖氨酸，继续搅拌Imin后转移至微波反应器中，在微波功率为200W、反应温度为120°C的条件下反应15s，得到浅红棕色悬浊液；
[0049]三、将步骤三得到的浅红棕色悬浊液进行5次离心分离，然后用双重蒸馏水洗，最后放入60°C的烘箱中干燥，得到黄色粉末，即为纳米银修饰的SnO2纳米棒粉末。
[0050]将实施例一制得的纳米银修饰的SnO2纳米棒粉末分散在乙醇，并超声处理，将分散后的悬浊液滴至扫描电镜测试铜片上，60°C烘箱干燥，表面蒸镀金膜，进行扫描电镜表征。图1为实施例一制得的纳米银修饰的SnO2纳米棒粉末的扫描电镜图；如图1所示，可以观察到Sn02纳米棒表面有粒径约为40nm的小颗粒分布。
[0051]将实施例一制得的纳米银修饰的SnO2纳米棒粉末直接装载在XRD样品载片上，进行XRD测试。X-射线由功率为1.6KW(40KV，40mM)的铜X-射线管产生。在衍射角度为20°~80°之间进行测量。图2为实施例一制得的纳米银修饰的SnO2纳米棒粉末的XRD衍射图，可见明显的SnO2四方金红石相衍射峰(图中“▼”所示)；如图2所示，所得光谱衍射角度峰值在44.277°和77.472°，对应单质Ag四方晶相的(200)和(311)晶面(图中“ + ”所示)；
[0052]综上所述，本发明制得的纳米银修饰的SnO2纳米棒粉末上单质银粒径均一，分布均匀，并且修饰时间短，恒温时间仅为15s，能量利用率高；反应过程中不使用有机溶剂，并且以无毒的赖氨酸为还原剂，有效降低了因试剂造成的污染。
【权利要求】
1.一种微波辅助对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法，其特征在于微波辅助对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法是按以下步骤进行: 一、将二氧化锡纳米棒粉末加入到双重蒸馏水中，然后超声分散IOmin?20min，得到悬浊液； 二、将步骤一得到的悬浊液转移到石英微波反应管中，然后向石英微波反应管中加入AgNO3,然后将转子放入石英微波反应管中持续搅拌5min?IOmin,再向石英微波反应管中加入赖氨酸，继续搅拌Imin?5min后转移至微波反应器中，在微波功率为200W?400W、反应温度为120°C的条件下反应IOs?15s，得到浅红棕色悬浊液； 三、将步骤三得到的浅红棕色悬浊液进行3?5次离心分离，然后用双重蒸馏水洗，最后放入60°C的烘箱中干燥，得到黄色粉末，即为纳米银修饰的二氧化锡纳米棒粉末； 步骤一中所述二氧化锡纳米棒粉末的质量与步骤一中所述双重蒸馏水的体积的比为Img: (40 ?100) μ L ； 步骤一所述二氧化锡纳米棒粉末中二价锡离子与步骤二所述AgNO3中Ag离子的摩尔比为 1: (0.05 ?0.3)； 步骤二中所述AgNO3与赖氨酸的摩尔比为1: (I?3)。
2.根据权利要求1所述的一种微波辅助对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法，其特征在于步骤一中超声分散15min，得到悬浊液。
3.根据权利要求1所述的一种微波辅助对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法，其特征在于步骤二中在微波功率为200W、反应温度为120°C的条件下反应12s。
4.根据权利要求1所述的一种微波辅助对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法，其特征在于步骤二中在微波功率为250W、反应温度为120°C的条件下反应15s。
5.根据权利要求1所述的一种微波辅助对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法，其特征在于步骤二中在微波功率为300W、反应温度为120°C的条件下反应12s。
6.根据权利要求1所述的一种微波辅助对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法，其特征在于步骤一中所述二氧化锡纳米棒粉末的质量与步骤一中所述双重蒸馏水的体积的比为 Img: 50 μ L。
7.根据权利要求1所述的一种微波辅助对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法，其特征在于步骤一中所述二氧化锡纳米棒粉末的质量与步骤一中所述双重蒸馏水的体积的比为 Img:60 μ L。
8.根据权利要求1所述的一种微波辅助对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法，其特征在于步骤一所述二氧化锡纳米棒粉末中二价锡离子与步骤二所述AgNO3中Ag离子的摩尔比为1:0.1。
9.根据权利要求1所述的一种微波辅助对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法，其特征在于步骤一所述二氧化锡纳米棒粉末中二价锡离子与步骤二所述AgNO3中Ag离子的摩尔比为1:0.2。
10.根据权利要求1所述的一种微波辅助对二氧化锡纳米棒进行纳米银修饰的方法，其特征在于步骤二中所述AgNO3与赖氨酸的摩尔比为1: 2。
【文档编号】B22F1/00GK103978201SQ201410246970
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】王滨松, 郑晟良, 夏华 申请人:黑龙江大学