
银纳米材料具有非常稳定的物理化学性能,在陶瓷和环保领域得到广泛的应用。目前,银纳米材料仍然是研究热点,应用前景较为广阔。
银纳米粒子的制备
目前,制备银纳米粒子的方法多种多样,根据其制备机理不同,可以分成以下九种:
1
化学还原法
化学还原法是制备银纳米材料最常用的方法,其原理是在银前驱体(硝酸银或者硫酸银等银盐)溶液中加入适当的还原剂(如水合肼、硼氢化钠、N,N-二甲基甲酰胺、维生素C,柠檬酸钠、生物大分子等)和助剂,充分搅拌反应后得到有色银溶胶。
用化学还原法制备的银纳米颗粒可达几个纳米,且操作简单,容易控制,但同时又存在着产物中杂质含量比较高,不易转移和组装等缺点
2
电化学法
电化学法具有简单快速无污染等优点,是合成纳米材料的一种有效方法。
3
化学还原法
光化学还原法的机理是通过光照使有机物产生自由基,还原金属阳离子。
4
辐射法
在ᵧ射线的辐照下,水或乙醇等溶剂可产生具有很强还原能力的溶剂化电子,能将金属离子还原成单质。
5
激光烧蚀法
激光烧蚀法,用激光照射金属表面制备“化学纯净”的金属胶体,此法避免了其他方法如化学还原法中电离出的阴离子或阳离子等杂质的影响。
6
溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是指将原料分散在溶剂中,然后经水解反应生成活性单体,活性单体再进行聚合,形成溶胶,进而生成具有一定空间结构的凝胶,再经过干燥和热处理制备出纳米粒子。
7
真空蒸镀法
真空蒸镀法是指在接近真空的条件下,由热蒸发产生、收集无机纳米粒子的制备方法。
8
化学电镀法
金属纳米线在超大集成电路和光导纤维等领域具有潜在的应用价值,通过模板组装的纳米线阵列具有设备简单、操作简单、成本低廉等特点。
9
晶种法
晶种法是以纳米粒子为晶种,在晶种表面用还原剂还原银离子,制得纳米银颗粒。在还原过程中,可通过控制晶种和银离子的比例来控制所制得的银粒子的粒径。
银纳米粒子的应用

光学领域
1974年,Fleishmann M报道了吸附在用电化学方法粗糙化的银电极表面的吡啶分子的拉曼光谱的信号强度随电极电势的改变而发生改变,这说明此拉曼光谱图的确来自于银电极表面。到目前位置,纳米银可用作表面增强拉曼光谱的基体,已有众多文献报道。同时,科学家发现把纳米银掺杂在半导体或绝缘体中,可获得较大的非线性极化率,利用这一特性可制作光电器件,如光开关、高级光学器件的颜色过滤器等。
催化作用
银纳米材料作为催化剂主要体现在两个方面:作为光催化反应的催化剂,即Ag/TiO2复合物、Ag/ZnO复合物等;作为化学反应的催化剂,在Ag沉积到Al2O3上作为催化剂,在180℃低温条件下,乙烯能被氧化,而且副产物仅有CO2。
抗菌材料
银离子具有突出的杀菌效果,在无机抗菌剂中常作为抗菌成分。抗菌陶瓷是一种功能性新材料,是指在陶瓷釉中加入无机抗菌剂而制成。
生物材料
年来,由于结合使用了功能化银纳米粒子,使得基因诊断和生物传感器得到了迅速发展。DNA生物传感器包含DNA探针的生物识别过程及与之相适应的换能器,换能器的功能是将固定化的单链或双链的DNA杂交信号转换成可识别或可测量的信号。金、银纳米粒子所产生的局域表面等离子体共振光谱或所具有的电化学性能,成为各种新型的、能把生物识别反应转换成放大的光学或电学信号装置的基础。
银纳米粒子的部分表征手段
XRD
X射线衍射技术是鉴定物质晶向的表征手段,其包括广角X射线衍射(WAXS)和小角X射线衍射(SAXS)。通过X射线颜色图谱可以确定纳米单元结构参数、纳米粒子的粒径分布、体积分布、粒子分布造成的干涉效应以及分析晶体的结构等。对于简单的晶体结构,根据衍射图谱可确定晶包中的原子位置,晶包参数以及晶包中的原子数,利用XRD图,集合Debye-scherrer公式,根据衍射峰的半高宽可以计算出对应晶面方向上的平均粒径。
透射电子显微镜和高分辨透射电镜
通过TEM表征,能够观察和测定出不同条件下制备的银纳米粒子的形态、尺寸以及分布状态。例如,利用液-液两相法,硼氢化钠为还原剂,十二烷基硫醇作为保护剂,可以形成粒径尺寸 5 nm的圆形银纳米粒子,且粒径比较均一。