化学还原制作纳米银粉研究

　　化学还原制作纳米银粉研究化学还原制作纳米银粉研究化学还原制作纳米银粉研究文章来源1试验方法
　　称取一定量硝酸银溶于去离子水中，配成硝酸银溶液，另外称取一定量乙二胺四乙酸与氢氧化钠溶于去离子水中，配成乙二胺四乙酸的氢氧化钠溶液，以某一恒定的转速搅拌该溶液，均匀加入硝酸银溶液，配成AgEDTA络合溶液。称取一定量连二亚硫酸钠与少量氢氧化钠溶于去离子水中，配成碱性连二亚硫酸钠还原溶液，转移至梨形分液漏斗中。控制恒温水浴磁力搅拌器温度开关，保持AgEDTA络合溶液温度恒定，并保持一定转速搅拌该溶液，打开梨形分液漏斗阀门，控制还原剂溶液以一定的速度滴入AgEDTA络合溶液中；还原剂溶液滴加完毕后，再搅拌反应溶液5min，然后采用离心机离心、固液分离。银粉用去离子水洗涤3次后在真空干燥箱中于45下干燥12h；干燥后得到的银粉送X射线衍射、扫描电镜分析。试验药剂硝酸银、连二亚硫酸钠、乙二胺四乙酸、氢氧化钠均为分析纯。X射线衍射采用日本RIGAKU公司DMAXRB型X射线衍射仪；扫描电镜分析采用日本日立公司S4800型场发射扫描电子显微镜。
　　2结果与讨论2。1络合剂用量对银粉粒径的影响在AgNO3溶液浓度为0。01molL，pH11，还原剂量为1。5倍理论用量，搅拌器转速为400rmin，反应温度为20，还原剂滴加速度为0。12mLs的条件下，络合溶液用量对银粉粒径的影响见图1（图中，D50表示样品累积粒度分布百分数达到50时所对应的粒径，也叫中值粒径，常用来表示粉体的平均粒度；D90表示样品累积粒度分布百分数达到90时所对应的粒径，余图同）。随着络合剂EDTA用量增加，银粉粒径明显减小，在EDTA与硝酸银摩尔比为1。11之后，银粉粒径随EDTA加入量的增加而减小的趋势减缓。Ag与EDTA在溶液中形成结构稳定的螯合物，降低了Ag的反应活性及Ag的氧化还原电位，增大了还原反应的难度，因此能够得到粒径较小的银晶体颗粒。EDTA用量过量10保证Ag被完全螯合，继续增加EDTA的量对银粉粒径的影响不大。2。3pH值对银粉粒径的影响保持AgEDTA络合溶液浓度为0。005molL，EDTA过量10，其它条件不变，AgEDTA络合溶液的pH值对银粉粒径的影响见图3。随着络合溶液pH值升高，银粉粒径逐渐减小，当pH值为11。5时，银粉粒度达到最小，随后银粉粒径减小趋势减缓，变化不大。pH值影响还原剂连二亚硫酸钠的还原能力和络合剂EDTA的络合能力。络合剂EDTA适宜的pH值范围为10以上，pH过低，EDTA解离不完全，络合能力降低；pH过高，则Ag与OH结合生成氢氧化银，并迅速转化为黑色的氧化银析出溶液，还原反应难以继续进行。
　　2。4还原剂浓度对银粉粒径的影响AgEDTA络合溶液浓度为0。005molL，EDTA过量10，pH值为11。5的条件下，其它条件不变，还原剂浓度对银粉粒径的影响示于图4。随还原剂浓度的降低，银粉粒径逐渐减小，还原剂浓度为0。0075molL时，银粉粒径达到最小；继续降低还原剂浓度，银粉粒径变化不大。本试验采用向银溶液中滴入还原剂溶液的方法，降低滴加的还原剂溶液的浓度，单位时间内加入的还原剂量减少，反应速度慢，银晶核生成粒度小且经搅拌很快分散到溶液中，有利于制备小颗粒银粉。
　　2。5搅拌速度对银粉粒径的影响AgEDTA络合溶液浓度为0。005molL，EDTA过量10，pH值为11。5，还原剂浓度为0。0075molL，其它条件不变，搅拌速度对银粉粒径的影响见图5。可以看出，加大搅拌速度可以明显减小反应制得的银粉粒度，在搅拌速度为400rmin时，银粉粒径最低，继续加强磁力搅拌器的搅拌速度，银粉粒度变化不大。2。7还原剂溶液滴加速度对银粉粒径的影响AgEDTA络合溶液浓度为0。005molL，EDTA过量10，pH值为11。5，还原剂浓度为0。0075molL，搅拌转速为400rmin，反应温度为50，还原剂溶液的滴加速度对银粉粒径的影响见图7。随着还原剂溶液的滴加速度降低，制得银粉粒径逐渐减小，当滴加速度为0。12mLs时，银粉粒径达到100nm以下。滴加速度为0。06mLs时制得银粉粒径最小。当滴加速度快的时候，短时间内加入大量还原剂，反应速度过快，银晶核生成后在还原气氛下迅速长大，所生成的银粉颗粒粒径较大。降低滴加速度，反应速度降低，银晶核生成后消耗了还原剂，晶核来不及长大就分散到整个溶液中，降低了晶核长大的可能。以上条件试验表明，在AgEDTA络合溶液浓度为0。005molL，EDTA过量10，pH值为11。5，还原剂浓度为0。0075molL，搅拌转速为400rmin，反应温度为50，还原剂滴加速度为0。06mLs的条件下，制得银粉的粒径最小。图8为所制得银粉的场发射扫描电子显微镜（FESEM）图像，可以看出，银颗粒整体分散性较好，且基本呈类球形；银颗粒粒径基本在4080nm之间，平均粒径约为58nm。为了考察制得银粉的晶体结构，进行了X射线衍射分析（见图
　　9），在23585有5个衍射峰，经过与标准谱图对照，它们分别为面心立方金属银的（1
　　1hr1）、（200）、（2
　　20）、（3
　　1hr1）、（2
　　2hr2）5个晶面的衍射峰，无其它杂质峰，这表明所制备的样品为面心立方结构的单相纳米银粉。
　　3结论
　　1）以Ag的EDTA络合溶液替代AgNO3溶液，采用连二亚硫酸钠作还原剂制备纳米银粉。与直接还原AgNO3溶液相比，采用AgEDTA络合溶液制得的银粉粒径明显减小，银粉呈类球形，粒度均匀、分散良好。
　　2）通过条件试验探索得到制备纳米银粉的最优条件为：AgEDTA络合溶液浓度0。005molL，EDTA过量10，pH值11。5，还原剂浓度0。0075molL，搅拌转速400rmin，反应温度50，还原剂滴加速度0。06mLs；制得银粉的平均粒径约为58nm，XRD测试分析表明所制备的银粉为单相面心立方结构的银。