银纳米结构的固相合成及其光学.docx

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1、银纳米结构的固相合成及其光学、电化学性能吴国艮1，洪建明2，倪永洪1*，胡广志1，杨周生1，叶寅1（1.安徽师范大学化学与材料科学学院，安徽功能分子固体重点实验室芜湖241000；2.南京大学现代分析中心，江苏南京210093）摘要：本文以硝酸银和抗坏血酸为原料通过简单的室温固相路线快速合成了银纳米结构。TEM观察显示，表面活性剂对银纳米结构的形貌存在重要的影响：无任何表面活性剂存在时，只能获得团聚的银纳米离子；十二烷基硫酸钠用作表面活性剂时，获得由银纳米离子组装的纳米棒；而十六烷基三甲基溴化铵用作表面活性剂时，可获得银纳米线。同时，不同的银纳米结构其光学、电化学性能也不同：在UV-Vis光谱

2、中，团聚的银纳米离子的吸收峰位置分别在270nm和465nm；银纳米棒的吸收峰位置分别在284nm和442nm，且前者弱后者强；银纳米线则只在274nm处有较强的吸收峰。而在电化学响应中，团聚的银纳米粒子、纳米线和纳米棒的氧化、还原峰分别出现在0.397V和0.307V、0.087V和-0.045V、0.422V和0.324V。关键词：金属；纳米结构；固相制备；电化学性能前言在近十年里，纳米线、纳米棒以及纳米管等一维纳米结构已经成为一门深入研究的学科，由于它们在纳米装备中作为重要部件和连接器，所以存在着巨大的潜在应用价值。在众多的金属纳米材料中银是最常提到的，一是因为它的电负性和导热系数比较高

3、，另外一个原因是不同形状和大小的纳米银有着不同的光学特性。例如：从UV-Vis消光光谱可知银纳米颗粒平均直径为5.6±3.9nm而三角形的银纳米片边长为30-90nm，并且发现球形颗粒的银纳米光谱图在395nm处有一个峰而三角形片状纳米银出现了三个明显的峰，分别在688,485,334nm处。由于纳米银的形状可以控制它的综合性能这一重要的金属调节性，近年来吸引了很多研究者的注意。人们通过样板辅助、种子介导和多元醇途径等多种方法来制备球状、片状、圆盘状、棱柱、空心球、立方体、线状、杆状、管状等各种结构的银纳米。不同的纳米结构有着不同的分子振动，所以结构不同的纳米银有着不同的光学特性，这一光学特性

4、可以帮助我们对拉曼光谱分析以及以银为基础的生物传感器有更深意层面的理解。通过查询文献可知，制备银纳米结构的方法大多都是湿法化学，但没有发现通过固相途径制纳米银结构的相关文献。固相反应作为一种传统的综合方法已经被广泛的用于纳米银结构的制备。因为在合成过程中没有用到溶剂，所以这是一种绿色化学合成方法。本文以硝酸银和抗坏血酸为原料，在加入表面活性剂和不加入表面活性剂两种情况下，通过简单的室温固相路线成功合成了各种银纳米结构。研究表明，表面活性剂对银纳米颗粒的形状有至关重要的作用。当不加入表面活性剂时形成的只有纳米颗粒，当加入SDS（十二烷基硫酸钠）时会形成纳米棒，当加入CTAB（十六烷基三甲基溴化铵

5、）时最终会形成纳米线。实验所有的反应物都是分析纯，购买于上海化学工业公司并且未经过进一步的提纯。在本次试验中，称量0.4805gAgNO3和0.5003g抗坏血酸于研钵中混合，滴入少量乙醇来减少研磨产生的摩擦并且加速反应的进行。研磨一小时后，用蒸馏水和无水乙醇交替清洗几次提纯，然后在真空60℃条件下干燥4小时。重复上述实验并在混合时分别加入0.6295gSDS和0.6849gCTAB作为结构指示剂，AgNO3和抗坏血酸的用量不变。研究上述三个产物的电化学性质，配制1.0mol/LH2SO4溶液备用，室温下将产物在N2环境下用高纯氮鼓泡脱氧15min。由岛津公司XRD（X射线衍射仪）—6000X

6、-ray石墨单频衍射仪对三种产物进行扫描，扫描波长为0.1546nm，速率为0.02°/s，在35°到80°之间进行扫描。由JEOL公司JEM-200CX透射电子显微镜，在200KV电压下得到三种产物的TEM（透射电子显微图）。然后来研究产物的光学特性，将20mg样品溶解在20mL蒸馏水中超声。用HitachiU-3010分光光度计记录分散在蒸馏水中的银纳米颗粒的紫外可见光谱，以蒸馏水作为背景。由HitachiF-4500荧光分光光度计在240nm波长下、1cm石英吸收池中测得荧光光谱图。由VECTORTM22FTIR检测经过KBr粉末压片的样品得到红外光谱图。电化学反应是由上海成华电化学工作

7、站用一个有饱和甘汞电极组成的三电极系统形成的，以白金线作为计数电极，裸露的或经修饰的铜电极作为工作电极，扫描速率为0.1V/s，间隔时间为2s。结果与讨论上图是在加入和不加入表面活性剂两种情况下用固相合成的银纳米的X衍射图。在两个角度之间有5个峰分别是38.1,44.2，64.5,77.5和81.6，通过用JCPDS卡片NO.04-0784比对峰可查出立方银的平面为（111），（200）（220）