[发明专利]采用无机多聚磷酸盐为保护剂制备纳米银或金材料的方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种采用无机多聚磷酸盐为保护剂制备纳米银或金材料的方法，应用于生物、医用、杀菌、光电及催化纳米功能材料合成领域。

背景技术

纳米银、金材料在电子、生物、医学、材料、催化等领域具有广阔的应用前景，开发绿色、简洁、易于工业化的制备工艺已成为近年来的研究热点。在已提出的方法中，最常见的有激光气相法、激光烧蚀法、光化学还原法、电化学法以及液相化学还原法等。比较各种已公开的技术方案不难发现，由于工艺简单、技术成熟、设备与工业基础好、易操作、生产成本低，液相化学还原法拥有着极为独特的优势。开发新的银、金纳米材料液相制备工艺与技术，改进现有方法的不足之处，对相关领域的深入研究与未来应用具有十分重要的意义。

从目前已发表的各种文献资料上看，许多涉及纳米银、金材料制备的液相化学还原法还存在以下值得改进的地方，如：所用保护剂多为长链有机物，若不经反复洗涤，纳米材料颗粒表面附着的保护剂不易清除干净，对下一步的使用往往会有不利影响；部分方案采用有机物为溶剂或是还原剂，毒性大、对环境有污染；方法的设计目标不明确，实施工艺路线的设备与投入仅适合于小规模的实验室，不利于未来的工业大生产；反应过程和工艺条件控制不够，产物形态及粒径分布控制不理想；从制备好的溶胶中获得纳米颗粒，需要用高速离心机做反复的离心分离操作等。

发明内容

由于本发明所采用的技术方案充分考虑了以上述及的不足之处，选择去离子水为溶剂，无机小分子多聚磷酸钠为保护剂，使用葡萄糖、抗坏血酸等天然、可再生物质对银、金离子进行还原处理，完全不涉及环境有害化合物的使用，加之反应工艺条件温和，无需水热合成、微波、超声等额外装置的辅助，因而整个方案的投入成本低，易于实施，有利于未来的工业生产。

本发明的目的在于通过无机小分子的保护，避免常用的有机长链分子保护剂对产物纳米粒子表面的附着和污染。通过本发明制备得到的球形或棒状纳米银或金材料，粒度均匀、杂质少、纯度高；纳米颗粒的表面纯净、附着物少、易清洗，有利于进一步的直接修饰、反应与应用。

本发明是通过下述技术方案加以实现的：

本发明阐述的是一种采用无机多聚磷酸盐为保护剂制备纳米银、金材料的方法：将含有银或金的水溶性固体无机盐溶解于去离子水中配制得到溶液A，其摩尔浓度为0.01-5mol/L；将无机多聚磷酸盐和还原剂在去离子水中溶解配制得到溶液B，多聚磷酸盐浓度为0.05-250g/L，还原剂浓度为5×10^-2-200g/L；将A、B两溶液混合，使得含有银、金的固体无机盐摩尔浓度为5×10^-5-2.5×10^-2mol/L；多聚磷酸盐浓度为0.05-200g/L，还原剂浓度为0.05-160g/L；调节pH在7-11范围内，在40-90℃下反应2-10小时，得到含有纳米银或金胶体的水溶液。

所述的含有银或金的水溶性固体无机盐是硝酸银、氯金酸或氯金酸钾。

所述的无机多聚磷酸盐是三聚磷酸钠或是六偏磷酸钠，或是它们两者之间任意比例的混合物。

所述的还原剂是葡萄糖、抗坏血酸、柠檬酸及其盐或鞣酸的绿色天然产物中的一种或是几种。

本发明的优点是：

1.聚集在纳米粒子表面的保护剂多聚磷酸钠为无机小分子化合物，反应后易清洗、易去除，可得到生物、医药、催化等领域所需的表面纯净的纳米银、金材料。

2.所选用的保护剂和还原剂都是应用广泛的环境友好化工原料。

3.去离子水为溶剂，避免了采用有机溶剂可能带来的环境污染。

4.改变工艺条件，可以制备得到分散均匀、稳定的一维棒状纳米银颗粒。

5.反应在普通的玻璃或是金属质的反应容器中常压、温和进行，无需水热合成、微波加热、超声分散等额外装置辅助，方便进行未来的工业放大。

6.改变工艺条件，可以提高反应装置的效率和单位体积产量，无需离心分离即可直接从银溶胶中沉淀获得纯净、高产率的纳米银颗粒，简化了制备过程，降低了能耗，有利于工业规模生产。

附图说明

图1.实施例1的纳米银透射电镜照片；

图2.实施例2的纳米银透射电镜照片；

图3.实施例3的一维纳米银材料电镜照片；

图4.实施例4的纳米银透射电镜照片；

图5.实施例5的纳米银XRD图谱；

图6.实施例6的纳米金透射电镜照片。

具体实施方式

以下提供利用本发明的实施例，对本发明的技术及特点做进一步说明。