CN101498037B - 一种利用植物生物质还原制备单晶银纳米线的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用植物生物质还原制备单晶银纳米线的方法，涉及一种一维纳米材料的制备方法。提供一种工艺既简便快捷，又经济环保、反应条件温和的利用植物生物质还原制备单晶银纳米线的方法。将0.5～4.0g植物叶干粉加入50mL蒸馏水煮沸，冷却至室温后过滤，滤液用蒸馏水定容至50mL，得浓度为10～80g/L的植物叶提取液；将植物叶提取液与摩尔浓度为0.5～8mmol/L的硝酸银溶液混合，置于水浴摇床中振荡反应，得产物单晶银纳米线。
Description
技术领域
本发明涉及一种一维纳米材料的制备方法，尤其是一种利用植物生物质还原制备单晶银纳米线的方法。
背景技术
一维纳米材料，如纳米线、纳米带、纳米纤维、纳米棒、纳米管等，由于其具有独特的光学、电学、磁学、催化等物理化学性质，因此在光导纤维、表面增强荧光光谱、表面增强拉曼光谱(SERS)、超大规模集成电路(ULSC)、化学/生物传感器、纳米探针、纳米复合材料等方面具有广阔的应用前景。随着光电元器件的集成化和微型化，具有优异导电和导热性能的金属纳米线越来越受到人们的关注和重视，在众多金属中，银的导电性能最好，银纳米线也因此成为开发的热点。目前制备银纳米线的方法较多，主要有模板制备法、溶液反应法等。但是，以上方法在不同程度上存在着易污染环境、还原温度高、成本高、制备过程复杂的缺点。例如，专利ZL02159098.2(溶液反应法)在制备银纳米线的过程中使用了钛酸丁酯、乙酰丙酮、DMF等化学试剂，不仅大大的增加了生产成本，而且会对环境造成一定的污染；专利ZL200510060864.3(溶液反应法)、CN1709791A(溶液反应法)、CN101220506A(溶液反应法)制备银纳米线的温度范围分别是140～200℃、100～150℃、100～200℃，存在着制备温度较高、能耗大的缺点；专利ZL02151277.9(模板制备法)则存在着制备工艺路线复杂的缺点。Yugang Sun等人则通过引入Pt纳米颗粒作为晶种，以聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)为保护剂，利用乙烯乙二醇还原硝酸银制备出高质量、高产率银纳米线[Nano Lett.，2002，2，165.]。这是目前制备银纳米线较为简便的方法，但该方法具有如下缺点：(1)该过程使用了易污染环境的化学试剂PVP和乙烯乙二醇；(2)还原温度相对较高(160℃)；(3)以价格昂贵的Pt纳米颗粒作为晶种，制备成本较高；(4)所得的银纳米线并非单晶。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺既简便快捷，又经济环保、反应条件温和的利用植物生物质还原制备单晶银纳米线的方法。
本发明包括以下步骤：
1)将0.5～4.0g植物叶干粉加入50mL蒸馏水煮沸，冷却至室温后过滤，滤液用蒸馏水定容至50mL，得浓度为10～80g/L的植物叶提取液；
2)将步骤1)所得的植物叶提取液与摩尔浓度为0.5～8mmol/L的硝酸银溶液混合，置于水浴摇床中振荡反应，得产物单晶银纳米线。
所述植物叶最好为腊肠叶等；煮沸后最好保持1～10min再冷却至室温。
按体积比，植物叶提取液∶硝酸银溶液最好为1∶1，所述水浴最好为20～40℃的恒温水浴，摇床中振荡反应的时间最好为12～72h。
所得产物单晶银纳米线的长度一般为0.2～60μm，平均直径一般为20～100nm。
本发明的工艺简单，除硝酸银以外无需添加其它化学试剂，反应条件温和，制备方法既简便快捷又经济环保。制备的银纳米线在水溶液中分散性良好、稳定性高，在导电导热、抗菌等纳米复合材料的制备、纳米器件组装、化学/生物传感器、纳米探针、表面增强荧光光谱、表面增强拉曼光谱等光学、电学和材料学领域中具有广泛的应用价值。
附图说明
图1为实施例1制备的银纳米线的透射电镜(TEM)图。在图1中，标尺为0.5μm。
图2为实施例1制备的银纳米线的选区电子衍射(SAED)图。
图3为实施例2制备的银纳米线的TEM图。
图4为实施例3制备的银纳米线的TEM图。
图5为实施例4制备的银纳米线的TEM图。在图5中，标尺为1μm。
图6为实施例5制备的银纳米线的TEM图。在图6中，标尺为500nm。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
准确称取2.0g研磨好的腊肠叶干粉，加50mL蒸馏水煮沸后保持5min，待煮液冷却至室温后过滤，滤液用蒸馏水定容至50mL，得浓度为40g/L的腊肠叶提取液；取25mL该提取液与25mL、摩尔浓度为2mmol/L的硝酸银溶液混合，置于恒温水浴摇床(30℃、150rpm)中振荡反应24h，即可得长度0.5～15μm，平均直径52.7nm的银纳米线。图1给出本实施例制备的银纳米线的TEM图片，从图1中可以看出有银纳米线的生成。图2给出本实施例制备的银纳米线的SAED图片，从图2中可以看出衍射花样是规则排列的斑点，从而证明所得的银纳米线为单晶。
实施例2
准确称取2.0g研磨好的腊肠叶干粉，加50mL蒸馏水煮沸后保持5min，待煮液冷却至室温后过滤，滤液用蒸馏水定容至50mL，得浓度为40g/L的腊肠叶提取液；取50mL该提取液与50mL、摩尔浓度为2mmol/L的硝酸银溶液混合，置于恒温水浴摇床(30℃、150rpm)中振荡反应48h，即可得长度0.5～30μm，平均直径85.4nm的银纳米线。图3为本实施例制备的银纳米线的TEM图片，从图3中可以看出许多银纳米线的生成。
实施例3
准确称取2.0g研磨好的腊肠叶干粉，加50mL蒸馏水煮沸后保持5min，待煮液冷却至室温后过滤，滤液用蒸馏水定容至50mL，得浓度为40g/L的腊肠叶提取液；取25mL该提取液与25mL、摩尔浓度为3mmol/L的硝酸银溶液混合，置于恒温水浴摇床(30℃、150rpm)中振荡反应52h，即可得长度0.3～60μm，平均直径67.6nm的银纳米线。图4为本实施例制备的银纳米线的TEM图片，从图4中可以看出大量银纳米线的生成。
实施例4
准确称取4.0g研磨好的腊肠叶干粉，加50mL蒸馏水煮沸后保持10min，待煮液冷却至室温后过滤，滤液用蒸馏水定容至50mL，得浓度为80g/L的腊肠叶提取液；取25mL该提取液与25mL、摩尔浓度为8mmol/L的硝酸银溶液混合，置于恒温水浴摇床(20℃、150rpm)中振荡反应72h，即可得长度0.5～20μm，平均直径为50.6nm的银纳米线。图5为本实施例制备的银纳米线的TEM图片，从图5中可以看出有银纳米线的生成。
实施例5
准确称取0.5g研磨好的腊肠叶干粉，加50mL蒸馏水煮沸后保持1min，待煮液冷却至室温后过滤，滤液用蒸馏水定容至50mL，得浓度为10g/L的腊肠叶提取液；取25mL该提取液与25mL、摩尔浓度为0.5mmol/L的硝酸银溶液混合，置于恒温水浴摇床(40℃、150rpm)中振荡反应12h，即可得长度0.3～12μm，平均直径42.4nm的银纳米线。图6为本实施例制备的银纳米线的TEM图片，从图6中可以看出有银纳米线的生成。
Claims (5)
1.一种利用植物生物质还原制备单晶银纳米线的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将0.5～4.0g腊肠叶干粉加入50mL蒸馏水煮沸，冷却至室温后过滤，滤液用蒸馏水定容至50mL，得浓度为10～80g/L的腊肠叶提取液；
2)将步骤1)所得的腊肠叶提取液与摩尔浓度为0.5～8mmol/L的硝酸银溶液混合，置于水浴摇床中振荡反应，得产物单晶银纳米线。
2.如权利要求1所述的一种利用植物生物质还原制备单晶银纳米线的方法，其特征在于煮沸后保持1～10min再冷却至室温。
3.如权利要求1所述的一种利用植物生物质还原制备单晶银纳米线的方法，其特征在于按体积比，腊肠叶提取液∶硝酸银溶液为1∶1。
4.如权利要求1所述的一种利用植物生物质还原制备单晶银纳米线的方法，其特征在于所述水浴为20～40℃的恒温水浴。
5.如权利要求1所述的一种利用植物生物质还原制备单晶银纳米线的方法，其特征在于摇床中振荡反应的时间为12～72h。
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