[发明专利]一种空心银颗粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空心银颗粒及其制备方法，具体涉及一种具有亲水性的单质Ag空心颗粒及其制备方法，属于中空结构金属粒子技术领域。

背景技术

贵金属纳米颗粒及其纳米结构的性质及应用很大程度上取决于纳米颗粒的形貌、尺寸、及结构。通过控制这些纳米颗粒的尺寸和结构以获得理想的物理、化学性能成为人们研究的重点。银纳米颗粒由于具有优异的催化、光学、电学以及生物传感等性能,因而在化学、生物、材料等领域得到了广泛的应用。空心银纳米颗粒的比表面积比较大、具有弱的对称性，在微电子、生物传感、催化等方面具有非常重大的应用。

合成空心银颗粒的方法一般为硬模板法或软模板法。硬模板法即以模板为核，将所需材料通过吸附、沉淀、溶胶-凝胶等手段包覆在模板核上，形成核/壳结构的微球，然后加热、煅烧除去模板即得空心颗粒，例如文献“Chen Z，Zhan P，Wang Z L，et al.[J ].Adv Mater，2004，16：417-422.”、文献“ Zhang D B，Qi L M，Ma J N ，et al. [J ].Adv Mater 2002 , 14 :1499-1502.”都公开了空心Ag球的制备方法，这些方法都是采用模板法，之后需要把模板除去。软模板法中的模板不用加热除去，而是需要在合成中由不同化学分子或离子在水溶液中形成模板，之后用洗涤的方法去除，文献“Zhang D B，Qi L M，Ma J M，et al. Adv. Mater. , 2002 , 14 :1499-1502”中公开了空心银的合成方法，该方法中空心Ag是在聚合物与表面活性剂的溶液里合成的，是一种软模板方法。

现今合成空心银的方法需要借助模板物质才能得到空心结构，过程相对繁琐，所得银颗粒粒度也不宜调节，不能根据需要方便、快捷的制备出所需粒度的空心银颗粒。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种空心银颗粒，该颗粒具有亲水性，粒度可调，便于应用。

本发明还提供了该空心银颗粒的制备方法，该方法简单易行、方便快捷，所制空心银颗粒粒度更容易控制。

本发明提供了一种简单、方便的制备空心银颗粒的方法以及所得的空心银颗粒，所述空心银颗粒又叫做空心银球、银空心球、空心银结构，具体技术方案如下： 

一种空心银颗粒，其性能参数为：外径为20-1000纳米，内径为10-500纳米，壁厚为5-250nm, 比表面积为10-100 m²/g。通过调整其制备方法中的各条件，可以得到上述范围内的空心银颗粒，可以根据需要得到纳米级（20-100nm）的或者微米级（100-1000nm）的颗粒。

本发明空心银颗粒的制备方法，其特征是包括以下步骤：

（1） 氧化银颗粒的制备：将硝酸银与表面活性剂溶于水中，然后加入碱溶液进行反应得氧化银颗粒；

（2） 还原剂溶液的制备：将还原剂溶于极性溶剂中，得还原剂溶液；

（3） 银空心颗粒（即空心银颗粒）的制备：将步骤（2）的还原剂溶液加入步骤（1）中含有氧化银颗粒的溶液中，搅拌至所有的Ag₂O被还原为Ag；

（4） 后处理：将步骤（3）所得产物离心分离、洗涤，得空心银颗粒。

上述制备方法中，步骤（1）的氧化银颗粒可以部分用于与还原剂反应，也可以全部用于与还原剂反应，根据所需空心银颗粒的量确定。

本发明所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、乙烯基吡咯烷酮或2-吡咯烷酮。

本发明所述碱溶液为NaOH、KOH、LiOH或NH₃的水溶液或者是它们的醇溶液，所述醇为一般通用的溶剂用醇，例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇等。

本发明步骤（2）所述极性溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、异丙醇或乙二醇。

本发明所用还原剂为甲硼烷-叔丁胺络合物、四丁基溴化铵（TBAB）、柠檬酸钠、硼氢化钠或聚乙烯基吡咯烷酮。

本发明步骤（1）中，碱溶液的浓度10^-3-5 mol/L，可以通过控制碱溶液的浓度大小来调整空心银颗粒的性能参数。

本发明步骤（1）中，硝酸银：表面活性剂：碱的摩尔比为1 : 2-100 : 5～2000，优选的摩尔比为1 : 2-20 : 5～120，可以通过调节这三者之间的比例关系来调整空心银颗粒的性能参数。

本发明步骤（1）中，水起到反应介质的作用，其用量没有太大的影响，一般保持硝酸银的浓度为1mmol/L-5mol/L即可。