苏州纳米所高产率制备单分散银纳米晶体研究取得新进展

近年来,由于纳米晶体的光、电、磁、热等优异性质在光电、催化和生物医学等领域的广泛应用,纳米晶体的可控制备技术受到人们的广泛关注。在众多纳米晶体中,纳米银因其广泛应用使得其可控制备尤受关注。但是到目前为止,实现高质量纳米银颗粒的简便、批量合成仍具挑战。

最近,中科院苏州纳米所王强斌课题组在纳米银的制备上取得系列进展。该组首先制备了一系列不同尺寸(25、35、45、60、70 nm)、具有较好单分散性的纳米银颗粒,并定量评价了其生物安全性(Biomaterials, 2012, 33, 1714-1721)。在此基础上,该组进一步研究发现,金属离子的氧化还原电位对纳米银的制备具有重要的影响,能够大幅提高纳米银的产量,并且粒径均一可控。该工作首先考察了不同温度下加入微量Fe3+与不加Fe3+时对产物纳米银的影响,实验发现微量Fe3+能有效控制纳米银的单分散性和提高纳米银的产率,在较低反应温度(120℃)时这种催化效果更明显。基于上述现象,研究人员提出如下机理:由于φFe3+/φFe2+ (0.78 V)略低于φAg+/Ag (0.80 V),因此反应体系中的还原剂油胺在把Ag+还原成Ag的同时,也将Fe3+还原成Fe2+由于Fe2+具有较强的还原性,能够还原溶液中的Ag+从而促进了银核的生成,而自身被氧化成Fe3+继续参与下一循环反应促进银纳米粒子的生成。通过此封闭循环催化体系,纳米银的产量大幅增加。研究进一步发现,当反应温度低至80℃时,油胺不能将Ag+还原成银纳米粒子,但加入少量的Fe3+能有效促进银纳米粒子的生成;并且其它具有较低氧化还原电位的金属离子(如Cu2+也能促进纳米银的生成。该工作已被Chem. Commun.在线发表(DOI: 10.1039/C2CC18152E)。

此项工作得到国家自然科学基金委和科技部等的大力支持。(原文)

图 1. 铁催化生成银纳米粒子原理图。

 

图2. 不同温度下微量Fe3+对纳米银产物的影响。A:120℃加入Fe3+;B:160℃加入Fe3+;C:200℃加入Fe3+;D:120℃不加入Fe3+;E:160℃不加入Fe3+;F:200℃不加入Fe3+


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