纳米银粉范文精选

本文作者：张亚辉 周超 李妍 季婷婷 施 维 孟凡东 单位：东北大学资源与土木工程学院 武汉理工大学资源与环境工程学院

纳米银粉具有比表面积大、活性高、熔点低、烧结性能好等优点，广泛用作催化剂材料、防静电材料、低温超导材料、电子浆料、医用抗菌材料、电极材料、生物传感器材料和生物标记物、光电器件等［1］。因此，纳米银粉的制备和性能研究越来越受到研究人员的关注。近年来，纳米银的制备技术发展迅速，方法多种多样，按制备条件可分为化学还原法(在水性或非水性溶剂中银离子的化学还原)、微乳液法［2］、模板法［3］、电化学法［4］、光诱导或光催化还原法、微波辅助或超声辅助法、辐射还原法等化学方法以及激光气相法、激光烧蚀法等［1，5］物理方法。化学还原法由于制备条件简单、易于控制而得到很好的应用。采用化学还原法制备纳米银，常用的还原剂有甲醛、葡萄糖、水合肼［6－7］、乙二醇［8－9］、次亚磷酸钠［10－11］、抗坏血酸［12］、双氧水、硼氢化钠等［13－15］，本研究采用报道较少的连二亚硫酸钠(俗称保险粉)作为还原剂，还原硝酸银/EDTA络合溶液体系，制备纳米级银粉。连二亚硫酸钠在酸性条件下极易分解，在碱性介质中是一种强还原剂，在碱性条件下(25℃)，其氧化还原半反应为。由上式可知，连二亚硫酸钠的氧化还原电位随着pH值的升高而下降，可见其还原能力随着pH值的升高而增强。本研究采用连二亚硫酸钠还原硝酸银/EDTA络合溶液制备粒度分布均匀的纳米银粉，考察化学还原反应条件对制得银粉的粒径大小和粒径分布的影响，以了解制得银粉粒径随还原条件变化的规律。

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Ag-EDTA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Ag-EDTA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Ag-EDTA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D/MAX－RB型X射线衍射仪;扫描电镜分析采用日本日立公司S－4800型场发射扫描电子显微镜。

2结果与讨论

连二亚硫酸钠与硝酸银的反应摩尔比为1∶2。为了提高反应的转化率，试验采用连二亚硫酸钠过量的形式，实际连二亚硫酸钠用量为理论用量的1．5倍。初步试验发现，在AgNO3浓度为0．01mol/L，连二亚硫酸钠浓度为0．005mol/L，温度为20℃，搅拌器转速为300r/min，自然pH值条件下，向AgNO3溶液中以0．12mL/s的速度滴加连二亚硫酸钠，制得银粉平均粒径在250nm左右，且粒径分布不均匀。为了制备粒径更小的银粉，将AgNO3用EDTA溶液络合，替代AgNO3溶液。经过试验探索，在AgNO3与EDTA摩尔比为1∶1，Ag-EDTA络合溶液浓度为0．01mol/L，pH值为11左右，还原剂量为1．5倍理论用量，搅拌器转速为400r/min，反应温度为20℃，还原剂滴加速度为0．12mL/s的条件下制得银粉的粒径为100nm左右，且其均匀性较好，在此基础上进行条件试验，考察络合剂用量、Ag-EDTA浓度、pH值、还原剂浓度、反应温度、搅拌速度、还原剂溶液滴加速度对所制得银粉粒径的影响。

2．1络合剂用量对银粉粒径的影响在AgNO3溶液浓度为0．01mol/L，pH=11，还原剂量为1．5倍理论用量，搅拌器转速为400r/min，反应温度为20℃，还原剂滴加速度为0．12mL/s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1．1∶1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。

2．2Ag-EDTA浓度对银粉粒径的影响在上述试验基础上，其它条件不变，保持EDTA过量10%，考察Ag-EDTA络合体系浓度对银粉粒径的影响(见图2)，可以看出，随着Ag-EDTA络合溶液浓度的降低，银粉粒径逐渐减小，在银离子浓度为0．005mol/L时，银粉粒径达到最小，平均粒径为60nm左右，并且粒度分布均匀。继续降低Ag-EDTA浓度，银粉粒径略有上升。

纳米银粉具有比表面积大、活性高、熔点低、烧结性能好等优点,广泛用作催化剂材料、防静电材料、低温超导材料、电子浆料、医用抗菌材料、电极材料、生物传感器材料和生物标记物、光电器件等[1]。因此,纳米银粉的制备和性能研究越来越受到研究人员的关注。近年来,纳米银的制备技术发展迅速,方法多种多样,按制备条件可分为化学还原法(在水性或非水性溶剂中银离子的化学还原)、微乳液法[2]、模板法[3]、电化学法[4]、光诱导或光催化还原法、微波辅助或超声辅助法、辐射还原法等化学方法以及激光气相法、激光烧蚀法等[1,5]物理方法。化学还原法由于制备条件简单、易于控制而得到很好的应用。采用化学还原法制备纳米银,常用的还原剂有甲醛、葡萄糖、水合肼[6-7]、乙二醇[8-9]、次亚磷酸钠[10-11]、抗坏血酸[12]、双氧水、硼氢化钠等[13-15],本研究采用报道较少的连二亚硫酸钠(俗称保险粉)作为还原剂,还原硝酸银/EDTA络合溶液体系,制备纳米级银粉。连二亚硫酸钠在酸性条件下极易分解,在碱性介质中是一种强还原剂,在碱性条件下(25℃),其氧化还原半反应为。由上式可知,连二亚硫酸钠的氧化还原电位随着pH值的升高而下降,可见其还原能力随着pH值的升高而增强。本研究采用连二亚硫酸钠还原硝酸银/EDTA络合溶液制备粒度分布均匀的纳米银粉,考察化学还原反应条件对制得银粉的粒径大小和粒径分布的影响,以了解制得银粉粒径随还原条件变化的规律。

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Ag-EDTA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Ag-EDTA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Ag-EDTA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D/MAX-RB型X射线衍射仪;扫描电镜分析采用日本日立公司S-4800型场发射扫描电子显微镜。

2结果与讨论

连二亚硫酸钠与硝酸银的反应摩尔比为1∶2。为了提高反应的转化率,试验采用连二亚硫酸钠过量的形式,实际连二亚硫酸钠用量为理论用量的1.5倍。初步试验发现,在AgNO3浓度为0.01mol/L,连二亚硫酸钠浓度为0.005mol/L,温度为20℃,搅拌器转速为300r/min,自然pH值条件下,向AgNO3溶液中以0.12mL/s的速度滴加连二亚硫酸钠,制得银粉平均粒径在250nm左右,且粒径分布不均匀。为了制备粒径更小的银粉,将AgNO3用EDTA溶液络合,替代AgNO3溶液。经过试验探索,在AgNO3与EDTA摩尔比为1∶1,Ag-EDTA络合溶液浓度为0.01mol/L,pH值为11左右,还原剂量为1.5倍理论用量,搅拌器转速为400r/min,反应温度为20℃,还原剂滴加速度为0.12mL/s的条件下制得银粉的粒径为100nm左右,且其均匀性较好,在此基础上进行条件试验,考察络合剂用量、Ag-EDTA浓度、pH值、还原剂浓度、反应温度、搅拌速度、还原剂溶液滴加速度对所制得银粉粒径的影响。

2.1络合剂用量对银粉粒径的影响在AgNO3溶液浓度为0.01mol/L,pH=11,还原剂量为1.5倍理论用量,搅拌器转速为400r/min,反应温度为20℃,还原剂滴加速度为0.12mL/s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1.1∶1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。

2.2Ag-EDTA浓度对银粉粒径的影响在上述试验基础上,其它条件不变,保持EDTA过量10%,考察Ag-EDTA络合体系浓度对银粉粒径的影响(见图2),可以看出,随着Ag-EDTA络合溶液浓度的降低,银粉粒径逐渐减小,在银离子浓度为0.005mol/L时,银粉粒径达到最小,平均粒径为60nm左右,并且粒度分布均匀。继续降低Ag-EDTA浓度,银粉粒径略有上升。

2.3pH值对银粉粒径的影响保持Ag-EDTA络合溶液浓度为0.005mol/L,EDTA过量10%,其它条件不变,Ag-EDTA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。

【摘 要】本文通过实验，分析了不同表面活性剂对纳米银粉在乙醇中分散性能的影响，可供相关人员参考。

【关键词】表面活性剂；纳米银粉；乙醇；分散性

纳米银粉具有粒度小、活性大、比表面积大、催化活性好、熔点低等优点，其作为一种新兴的功能材料，其还具有金属银良好的导电性能以及抗菌性能，同时还保留了电铸银颜色光亮的特点，在催化剂材料、低温超导材料、防静电材料、生物传感材料、抗菌以及对部分紫外线进行吸收等功能材料中得到了广泛的应用。

1关于实验

1.1实验材料和仪器

在本实验中需要用到的材料主要有：平均粒度为40nm的纳米银粉、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、十二烷基硫酸钠（SDS）、十六烷基三甲基溴化氨（CTAB）、无水乙醇以及油酸；在试验中需要用到的仪器主要包括：型号为PHS-3C的数字显示PH计、型号为S22PC的可见光分光光度计、型号为KH-700DE的超声波清洗器、型号为80-2B的台式离心机、型号为BS224S的电子天平以及型号为Zetasizer3000的粒度分析仪。

1.2实验的过程

第一步，采用所研制的高真空双枪直流电弧等离子蒸发设备完成实验所需要的纳米银粉的制备。所使用的材料主要为高纯度（99.99%）的金属银，以纯度分别为99.99%以及99.7%的氩气和氢气作为工作气体，工作电流为200A，工作压力为0.02Mpa，氩气：氢气=6：1。第二步，使用粒度分析仪将银粉在无水乙醇中的eta电位测出来，获取银粉的等电点位，依据其大小对调节无水乙醇的酸碱值，使用十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化氨以及聚乙烯吡咯烷酮以及油酸作为分散剂进行分散实验。对表面活性剂浓度以及超声的时间进行改变，将粉体放在560W的超声清洗剂中进行超声分散。第三，使用胶头滴管取样，在离心之后取其上层容易注入大比色皿中，然后通过分光光度计对其的吸光度进行测量，同时要做好测量记录。

[摘要]该研究以金荞麦提取液为还原剂和稳定剂制备银纳米粒，并通过考察金荞麦粉末提取时间、银纳米粒合成温度、金荞麦提取液加入量、AgNO3溶液的浓度等不同因素，优选金荞麦银纳米粒形成的最佳工艺，并采用红外光谱仪（FT-IR）、透射电镜（TEM）、动态激光散射（DLS）、X-射线粉末衍射（XRD）对所制银纳米粒进行结构表征和形态学考察。结果显示，制备银纳米粒最佳条件为金荞麦粉末煮沸5 min，提取液（质量浓度0.1 g・mL-1）与1 mmol・L-1 AgNO3体积比1∶10，反应温度25 ℃，反应时间3.5 h。所得银纳米粒形态圆整，分布均匀、性质稳定，平均粒径约（27±2.6） nm，Zeta电位（-34.3±3.2） mV。结果表明该研究所建立的以中药提取液制备银纳米粒的绿色合成方法稳定可行。

[关键词]金荞麦提取液；AgNO3；银纳米粒；条件优化

银纳米粒是由几个到几十个银原子团聚在一起，粒径位于1～100 nm的银簇[1]。银纳米粒由于具有很高的化学活性和表面能而显示出独特的热、电、光、声、磁、力学性能和催化性能[2]，这也决定了银纳米粒在许多领域均有应用[3]，特别在医学领域的应用近年来越来越受到人们的关注。在医学领域银纳米粒子具有抗多种微生物的性能，且银纳米粒子不会引起病原体产生抗体或发生突变，不会干扰人体的正常免疫功能[4-5]，因此制备安全有效的银纳米粒成为医学领域的研究热点。银纳米粒合成方法主要有物理法和化学法，例如，电子束蒸发沉积法、光催化还原法、射线法和激光融化法、化学还原法、电化学法等[5-8]，然而这些合成方法大部分高能耗、低收率，化学试剂易残留在银纳米粒表面，同时易污染环境，有一定的毒副作用[9]。目前，绿色合成银纳米粒的方法已经受到国内外研究人员的广泛关注，如已报道利用白藜[10]、柑橘皮[11]、柠檬叶[12]等合成银纳米粒，这种绿色合成方法成本低，环境友好，易于大规模生产，且合成的银纳米粒比较稳定不易团聚，因此这种合成方法的优势吸引着许多研究者对更多的天然还原剂进行发掘。

金荞麦为蓼科植物金荞麦Fagopyrum dibotrys （D.Don） Hara的干燥根茎，收载于2010年版《中国药典》一部[13]，为常用中草药，具有抗菌、镇咳、祛痰、抗炎、抗肿瘤、抗氧化、增强免疫功能等药理作用。金荞麦中主要含有3，4-二羟基苯甲酸、没食子酸、木犀草素、槲皮素等多酚类以及三萜类、甾体类、苷类等化学成分[14]，研究表明植物中含有的多羟基化合物如黄酮类等物质具有还原作用[8，15]，能将金属阳离子还原成金属单质，因此本文将金荞麦提取液作为还原剂，与AgNO3溶液反应，研究由金荞麦提取液合成银纳米粒的可行性，探究反应条件对金荞麦银纳米粒形成的影响，并对优选条件下形成的金荞麦银纳米粒进行理化性质的表征。

1材料

D8 ADVANCE 型X射线衍射仪（德国布鲁克公司）；Nicolet IS-10 型傅立叶变换红外光谱仪（ThermoFisher）；Tecnai 12 型透射电子显微镜（荷兰飞利浦公司）；Nano-ZS型马尔文粒径测定仪（英国马尔文公司）；UV-1800 型紫外-可见分光光度计（上海奥析科学仪器有限公司）；benchtop 型台式冻干机（VirTis）；TG16W 台式高速离心机（长沙湘智离心机仪器有限公司）；TDZ5B-WS 台式离心机（上海卢湘仪离心机仪器有限公司）；FA2104 型1/1万天平（上海良平仪器仪表有限公司）。

金荞麦（安徽井泉集团中药饮片有限公司）、AgNO3 （南京化学试剂有限公司，分析纯，纯度>99.8%）、蒸馏水。

2方法与结果

摘要：以钛酸四丁酯、硝酸银为原料，采用溶胶-凝胶（sol-gel）法制备了掺杂不同含量银的TiO2纳米粉体，并将其应用于活性染料-活性红195、活性黄145及活性蓝19的印染废水的光催化降解。结果表明：适量的银掺杂可有效提高TiO2对活性染料光催化降解活性；当pH值为6～8、银掺杂量为0.6%（Ag/TiO2摩尔比）、活化温度为500℃、催化剂用量为0.1g/L时，光催化降解效率最高，分别为92.5%（活性红195）、90.8%（活性黄145）、83.6%（活性蓝19）。

关键词：银掺杂TiO2；活性染料；光催化降解

收稿日期：20131207

基金项目：新疆维吾尔自治区高等学校科研计划项目青年培育基金（编号：XJEDU2011S22）资助；新疆农业大学校前期资助课题（编号：XJAU200907）资助

作者简介：张欣茜（1985―），女，重庆人，硕士，讲师，主要从事方向功能高分子材料方面的教学与研究工作。中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：16749944（2014）01015704

1引言

纺织工业是新疆的优势民生产业，经过50多年的持续发展，已形成了棉、麻、丝、毛、化纤、针织和服装七大门类的工业体系。2009年初，国务院在《纺织工业调整和振兴规划》中明确提出：“加强内地与新疆的合作，建设新疆优质棉纱、棉布和棉纺织品生产基地，构建跨区域上下游紧密联系、协同发展的产业链”[1]。由于新疆水资源紧缺，污染问题一旦产生，其危害性和治理难度将极大；所以，在加快纺织印染工业发展的同时，也应做好相关污染物的处理研究。一般来说，印染废水的处理方法主要有4种，物理处理法、化学处理法、生物处理法、碱减量处理法等。由于活性染料通常具有较高的反应性基团，采用光催化氧化技术有望达到较高的降解效率。

TiO2作为一种较为理想的半导体光催化材料，在太阳能转化和储存、二氧化碳还原、有害有机物降解、抗菌保鲜、抗紫外辐射等方面具有广泛的应用前景[2]；为了较好的发挥二氧化钛的光吸收利用率，常对其颗粒进行纳米化及有目的的定向掺杂[3，4]；银系无机物在常温下能与二氧化钛产生协效作用，可极大提高体系的光吸收利用率[5，6]。

本文作者：曹雪玲谢莹刘发现工作单位：吉林化工学院化学与制药工程学院

有关利用微波法制备不同大小、不同形貌的纳米粒子的报道有很多。如HuBo等[11]以L-赖氨酸及L-精氨酸为还原剂，可溶性淀粉为保护剂，硝酸银溶液为前驱体，通过微波照射法制备了均一的、单分散性的银纳米粒子；另外，司民真等[12]以硝酸银及柠檬酸三钠作为反应物，利用微波加热法根据加热时间及加热方式的不同，制备出了5种纳米银溶胶样品。实验发现，加热时间较短时，纳米银表面带正电，加热时间较长时纳米银表面带负电，且加热时间增加时紫外吸收峰红移，纳米银粒子尺寸增大。纳米银胶的尺寸介于原子簇和宏观微粒之间，它作为一种典型的纳米材料，它集合了纳米材料和单质银的特性，具有很高的表面活性、表面能和催化性能，应用领域十分广泛，可应用在催化剂材料[13-14]、电化学[15]、医用材料[16]及抗菌材料[17]等。纳米技术出现，使银在纳米状态下的杀菌能力产生了质的飞跃。纳米银粉本身无毒、无味、对皮肤无刺激性、不分解、不变质、热稳定性好且价格便宜。纳米银粉作为抗菌剂，具有特殊的性能和优良的化学品质。极少的纳米银可产生强大的杀菌作用，这给广泛应用纳米银来抗菌开辟了广阔的前景，是最新一代的天然抗菌剂[18-20]，因而对纳米银胶抗菌性能研究十分必要。

材料与试剂硝酸银：广东省德庆县东风金属冶炼厂；柠檬酸钠：天津大茂；试剂均为分析纯；馒头、豆浆、西瓜：市售。仪器与设备TU-1810紫外可见分光光度计：北京普析通用公司；JEM-2000EX透射电子显微镜TEM、CDIC数码生物显微分析系统电子：日本电子株式会社。方法纳米银胶的制备及纯化量取80mL蒸馏水加入微波炉牛奶杯，再量取10mL0.01mol/L硝酸银标准溶液加入装有蒸馏水的微波炉牛奶杯并摇匀，再加入10mL0.01mol/L柠檬酸钠标准溶液并摇匀，放入微波炉中加热即得。取出10mL纳米银胶，放在离心管中，采用10000r/min离心机分离10min后，倒出离心管中的上层清液，滴入少量的去离子水，由于有一部分银胶体粒子被吸附在离心管壁，因此放入超声清洗机中，超声振荡10min，取出放入离心分离机中再次分离。重复以上的操作3次，纯化纳米银胶。纳米银胶的表征用透射电镜表征纳米银胶，首先用特制的铜网捞取一定量的纳米银胶，放在红外灯下烘干0.5h后，将铜网放到样品槽内，工作电压调为200kV，获得透射电镜图像；紫外可见光扫描范围为300~600nm；电子显微镜选择100倍的目镜观察。纳米银胶的抗菌性能取抗菌样品若干份，分别加入相同体积的无菌水和反应8、15、20min制得的纳米银胶，然后用保鲜膜密封，每天观察细菌生长情况，并用电子显微镜观察抗菌效果。

纳米银胶的UV-Vis分析随着反应时间的推移，纳米银胶的最大吸收波长也在红移，所以选择具有代表性的3个相差较大波长下的纳米银胶做抗菌试验。图1为微波辅助法制备的纳米银胶分别在反应时间为8、15、20min是的最大吸收波长。纳米银胶的TEM分析为了确证银纳米颗粒的形貌，使用透射电镜表征银纳米颗粒。图2分别给出了反应物浓度比为1:1，反应时间为8、15、20min制备的纳米银胶透射电镜图。从透射电镜图可以清楚地看出所得的银纳米颗粒是球形或类球形的。图4不同反应时间的纳米银胶对西瓜的抗菌效果图图2纳米银胶的TEM图2.3纳米银胶的抗菌性能纳米银胶对馒头的抗菌性能在室温条件下，空白馒头贮存36h时稍有异味产生，表面有点黏，但未见菌斑；到50h时有明显的异味，馒头表面有黄色菌斑，很黏手；贮存72h时，馒头有非常明显的馊味，表面有多处黄色菌斑，内部有细丝黏连，且馒头表面有一两处青霉霉斑。据文献报道馒头变质是由霉菌和细菌所引起的，还有部分的大肠杆菌、乳酸菌、醋酸菌等。霉菌包括黄曲霉、黑曲霉、黑根霉、青霉和白毛霉。经过观察，3d以后馒头空白样变坏，并且比较严重，其余样品变坏程度依次为20、15、8min。说明反应8min的纳米银胶对于馒头发霉后产生的霉菌和细菌抗菌效果最好。纳米银胶对豆浆的抗菌性能豆浆样2d后变坏，采用显微镜观察，结果如图3所示。反应20min的纳米银胶具有最好的抗菌效果，其次为8min的，次之为15min的，空白加无菌水样品生成发的细菌最多。豆浆变坏后生成的是3株腐败细菌(革兰阴性菌)，地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和短芽孢杆菌，说明反应20min的纳米银胶对这3种细菌具有最好的抗菌作用。纳米银胶对西瓜的抗菌性能西瓜样品放置2d后开始变坏，采用显微镜观察，结果如图4所示。从图4可以看出，空白样品生成的菌最多，而加入反应8min的纳米银胶的样品生成的菌最少。

本文采用微波辅助法制备纳米银胶，具有简单易行等特点，并利用UV-Vis和TEM对在3种反应时间下生成的纳米银胶进行了表征，说明改变相应的反应条件，可以得到不同的纳米银胶。对制备的纳米银胶抗菌性能进行了初步研究，以豆浆、馒头和西瓜作为抗菌对象，发现纳米银胶对于多种细菌均具有抗菌作用，为以后的纳米银胶在抗菌方面的研究提供了理论基础。

本实验利用仙人掌干粉的水浸提取液在加热条件下制备出了仙人掌纳米银溶液,并采用激光粒度仪和透射电镜对纳米银的粒径进行了表征。将此纳米银胶体溶液对纯棉织物整理后测试其抑菌性能。抑菌实验结果表明,整理后的棉织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有良好的抑制效果,且抑菌率达到了 99% 以上,洗涤 30 次后,织物的抑菌率仍保持在 99% 以上。

In this study, nano silver solution was deoxygenated by using natural cactus powder in the condition of heating , and the diameter and distribution of cactus silver nanoparticles were studied by using HPPS and TEM. After treated by nano silver solution, the antibacterial efficiency and wash durability of the cotton fabric were tested. The results showed that the antibacterial performance of the finished fabric was excellent, even if washed by 30 times.

随着生活水平的提高,人们对多功能绿色纺织品的需求越发迫切,抗菌防臭功能纺织品市场不断扩大。棉织物由于吸湿性好、手感柔软、穿着舒适等优点深受人们喜爱,因此,对棉织物进行功能化整理在将来仍是一种趋势。目前已报道的用纳米ZnO、纳米TiO2、纳米银等对棉织物进行抗菌整理,都得到了很好的抑菌效果。

纳米银颗粒在电学、光学、表面催化和传感等领域表现出优异的物理和化学特性,有着广泛的应用前景。与此同时,纳米银作为抗菌剂由于量子效应、小尺寸效应和较大的比表面积,已被广泛应用于污水处理、建筑材料、涂料和医疗卫生等诸多领域。合成纳米银的方法主要是在有分散剂或保护剂存在下使用还原剂还原银盐得到,其不足之处在于,合成过程中难免会使用一些对环境、健康有害的分散剂、保护剂,如聚乙烯醇(PVA)、十二烷基硫酸钠(DBS)等。因此,采用生物还原法制备纳米银越来越受到人们的关注。国内已有这方面的报道,如将天然松香用于制备纳米银、用芦荟来还原纳米银,以及用天竺葵等。

仙人掌(Opuntia SPP.),又名神仙掌、老鸦舌、观音掌等,其化学成分十分复杂,含有机酸类、甾醇类、生物碱类、黄酮类、糖类、营养元素与微量元素等。仙人掌还具有一定的药理作用,它能够降血糖、降血脂、降血压、抗氧化、抗炎、抗肿瘤及增加免疫力等。

本文采用仙人掌干粉的水浸提取液还原纳米银并整理棉织物,方法简单,对设备要求低,且纳米银的均匀性、分散性良好,是一种环境友好型的合成方法。

1实验部分

1.1试验仪器

摘 要：纳米（nm），又被称做毫微米，是一个长度的度量单位，常常被用在衡量微观物质。在纳米级之下，许多物质会显现出不同的性质，比如通常状态下的铜是电的良导体，但是在某纳米尺寸下铜将失去导电性，又比如纯净的铁是银白色的，而纳米级的铁是黑色的。因此，人类根据不同物质纳米尺寸下表现出的不同性质进行深入研究，使纳米科技变成一项造福于人类的技术。

关键词：纳米技术；化学；化学工业

1 纳米技术概况

纳米，又称毫微米，是度量长度的单位，1米（m）=109纳米（nm），从换算关系中可见这是一个极小的单位，如果再形象一些，人类头发的平均直径是0.05毫米，把头发丝沿轴向平均剖成五万份，其中的一份即是1纳米，所以一般来说纳米是用来标注微观物质的大小的度量单位。

在宏观上铜是导电的，把铜研磨成粉末（微米级）后其依然具有导电的特性，但是一旦将铜粉末颗粒的直径研磨至纳米级之后，铜就不再导电了。与此相反的是，通常情况下二氧化硅是一种半导体具有单向导电性，如果将二氧化硅研磨成颗粒，并使颗粒的尺寸达到纳米级，那么其性质将会发生颠覆性改变――二氧化硅变得完全导电了。再比如，银这种物质在平常会释放出银离子，而银离子具有良好的杀菌作用，而将银做成纳米级的使其成为纳米银，其杀菌作用会大大提高。

由上可知，在纳米尺寸下，物质的许多性质将会发生改变，这种改变可能是与原来的性质相反或者是加强了原有的性质，甚至有些物质会体现出全新的性质，所以人们以此为基础发展了纳米技术。

纳米带动和发展了诸多学科，比如纳米化学、纳米医学、纳米电子学、纳米生物学和纳米材料学，而我们最常听到的既是纳米技术在化学和材料学中的应用，由于纳米技术研究的尺寸介于1到100纳米之间，所以通常认为，如果物体为固态粉末或者呈纤维状，当其有一维且小于100nm时，即为纳米尺寸；如果物体为球状，而且其比表面积大于60m2/g且其直径小于100nm时即达到纳米尺寸。在日常生活中很多材料的微观尺寸即以纳米表示，比如半导体材料的制程即为纳米级，截至2016年4月，最新的中央处理器（cpu）的制程为14nm。纳米材料有如下几大特点：（1）颗粒尺寸小。（2）比表面积大。（3）表面能高。（4）表面原子所占比例大等特点。纳米材料还有其独有的三大效应：（1）表面效应。（2）小尺寸效应。（3）宏观量子隧道效应。

2 举例说明纳米技术在化学中的应用

摘要：通过沉淀法制备了Cu2O纳米球，然后采用化学还原法将纳米银颗粒负载在Cu2O纳米球表面，并通过扫描电子显微镜对其微观形貌和晶体形态进行了表征，最后以偶氮类染料甲基橙模拟常见的焦化废水污染物，在UV体系下分别用Cu2O纳米球和载银Cu2O纳米球进行了吸附与光降解实验，以研究其去除效果，实验结果表明：通过2h的光催化，模拟污染物的去除效率分别为74.1% 及92.5%。

关键词：Cu2O纳米球；去除；银负载；焦化废水；偶氮类染料

中图分类号：O614 文献标识码：A

1 引言

近年来，半导体多相光催化降解有机污染物成为研究热点。由于其反应条件温和，使用成本低廉，在废水和废气处理等领域获得广泛关注[1，2]。焦化厂作为钢铁企业中一个不可或缺的部分，为钢铁的生产提供了焦炭和焦炉煤气等冶金原料，同时还生产了硫胺、苯、煤焦油等重要的化工原料。但是焦化厂在生产运行的过程中会产生大量的污染物，主要以污水、废气、烟尘等形式存在。其中污水占有很大比例，其组成复杂、浓度高、对微生物毒性大、可生化性差，处理难度很大。采用光降解的方法，催化剂在光照的情况下产生自由基，在常温常压下氧化废水中的有机污染物，打断有机分子中的双键发色团，如偶氮基、硝基等，达到脱色的目的，同时使之易于生化降解[2]。

在诸多半导体光催化材料中，Cu2O是一种带隙为2.0～2.2 eV的直接带隙的半导体材料，在可见光范围内能够有效地利用太阳能。它具有低成本、无毒性、长期稳定等特点，特别适合应用于光催化领域。但是单纯使用Cu2O，光量子效率较低会导致反应速率较慢，限制了TiO2 光催化技术的实用化进程。引入贵金属后，贵金属与Cu2O界面会产生Schotty势垒，将有助于光生电子和空穴的分离，提高光量子效率[3]。

本文通过沉淀法制备了Cu2O纳米球，采用氧化还原法将纳米银颗粒负载在Cu2O纳米球表面，并对其形貌和晶型进行了研究。最后以甲基橙这种偶氮染料作为模拟污染物，在UV体系下分别用Cu2O纳米球和载银Cu2O纳米球进行去除实验，以研究其去除甲基橙的效果。

2.1 实验原料

纳米材料指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度调制的固态材料，其晶粒或颗粒尺寸在1～100nm范围。银的纳米级颗粒具有独特的理化性质和很高的比表面积、表面活性，可用作催化材料、防静电材料、抗菌材料和生物传感器材料[1,2]等，是一种新兴的功能材料。

一、纳米银的不同形貌

在实际应用中，不同行业对纳米银的特性有着不同的需求，而纳米银的特性主要由它的结构、形貌、尺寸以及材料本身所处的化学物理环境所决定。目前已成功制出了球形、片状、立方体、线状(棒状)、棱柱等多种形状的纳米银，其中球形纳米银颗粒和片状纳米银已经为生产生活带来了重大的变革。

纳米银粉的表面积大，表面原子比例高，具有高表面活性和良好的光谱杀菌作用，是一种具有长效性和耐候性的抗菌剂，广泛用于医用抗菌消炎材料和抗菌陶瓷。纳米银敷料具有持续杀菌特点和显著的抗菌、促进创伤愈合的良好疗效，并且这种敷料对诸如黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌等临床常见的40余种外科感染细菌有较好的抑制作用。掺入纳米银粉的陶瓷具有杀菌、自清洁的功能。银纳米颗粒熔点低，作为导电浆料可低温烧结，对基片材料的耐高温要求大大降低，甚至可采用塑料代替耐高温的陶瓷材料，因此导电银浆在电子工业中是一种重要材料。目前，以片状结构的银粉制备高导低温银浆涂层性能优良，研究和制备光亮的片状银粉成为材料科学的一个热点领域[2]。纳米银线可用于传输激光，制造新的光学器件，良好的导电性使其可作为纳米电子器件的导线，并可望用于制备新型导电复合材料。目前纳米银棒、纳米银立方体的应用研究还不完善，而树枝状纳米银的研究还集中在制备阶段。

在纳米银颗粒的制备方法中，物理和化学方法较为成熟，近些年生物还原法正逐渐受到关注。化学法是目前制备纳米银最常用的方法，下面介绍利用电化学方法制备球型银纳米颗粒的学生实验方案，该方法简便易行，可以为教师实验教学提供参考。

二、学生实验―电化学方法制备球形银纳米颗粒

1.实验目的

(1)了解前沿领域纳米银的相关知识，理解纳米银的制备原理。