[发明专利]利用紫外光辐照制备纳米Ag/PVP复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米复合材料领域，尤其涉及一种利用紫外光辐照制备纳米Ag/PVP复合材料的方法。

背景技术

纳米金属复合材料由于金属纳米颗粒特有的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等使得该复合材料在光、电、磁、抗腐蚀性、催化等方面表现出非常优良独特的性质，已成为近几年来纳米材料领域的研究重点。各种制备纳米金属复合材料的方法也相继展开，并逐步趋于完善和成熟。但这些方法亦存在不足：如引发剂或金属还原剂的加入使反应体系变得复杂并影响材料的性能；生成的纳米级金属团聚而减弱材料的纳米效应等。

辐射法是利用辐射使溶液产生还原性很强的氢原子和水合电子，还原性粒子把溶液中不活泼和较活泼的金属离子还原成原子或低价离子，或者利用辐射引发单体聚合。辐射法主要包括γ-射线辐射法、紫外辐射法和超声辐射法等。

① γ-射线辐射法

γ射线的优点是具有很高的能量，适用范围较广，缺点是它具有核污染性。例如，在水凝胶的高吸水性和内部交联网络提供的纳米空间里，利用γ-射线产生的还原性粒子(H·和e^-_aq)来还原被吸进P(AA/DMMC)水凝胶中的银离子以及PAM水凝胶中的银离子，制得Ag-P(AA/DMMC)复合材料。

② 紫外辐射法

与γ-射线辐射法相比，紫外辐射法更安全和容易操作。例如，采用紫外法制备Ag-聚丙烯酰胺(Ag-PAM)纳米复合材料，在紫外辐射含有硝酸银的丙稀酰胺水溶液过程中，银纳米粒子的生成和丙稀酰胺单体的有机聚合反应同步发生，使得生成的纳米银粒子均匀的分散在有机聚合物中，研究还发现银纳米粒子的存在可以促进有机单体的聚合，而有机单体的聚合又可以阻止银纳米粒子的团聚。

③ 超声辐射法

超声辐射法制备聚合物基纳米银复合材料就是利用超声可以引发单体聚合，还原Ag⁺和搅拌、分散等作用，从而可以制备出纳米银分散比较均匀，又没有引入引发剂等杂质的纳米复合材料。例如，将一定量聚丙烯腈聚乙二醇嵌段共聚物PAN-b-PEG-b-PAN溶于DMF中，得质量分数为0.06%-0.12%的聚合物溶液，然后，将一定浓度的AgNO₃水溶液加入上述溶液中，使Ag⁺离子与聚合物发生作用。室温下暗处超声一定时间，即得Ag/PAN-b-PEG-b-PAN纳米复合材料。

发明内容

本发明提供一种利用紫外光辐照制备纳米Ag/PVP复合材料的方法，利用紫外光辐射促使N-乙烯基吡咯烷酮单体NVP聚合并使Ag⁺还原成纳米Ag分散于聚乙烯吡咯烷酮PVP中，避免了加入金属还原剂，并有效解决了纳米粒子易团聚的问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种利用紫外光辐照制备纳米Ag/PVP复合材料的方法，运用紫外辐射使N-乙烯基吡咯烷酮NVP单体发生聚合生成聚乙烯吡咯烷酮PVP，同时运用紫外辐射使Ag⁺还原成Ag粒子，并聚集成纳米Ag分散于PVP中。

具体包括以下步骤：

将NVP单体溶于2-15倍体积的蒸馏水中，再加入8wt%的AgNO₃水溶液，将该混合物搅拌均匀，混合物中Ag⁺的浓度为0.01-0.11mol/L；将该混合物放入紫外光下辐照，辐照时间为20-30min，最终得到的酱棕色溶液即为纳米银/PVP复合物。

所述纳米Ag的粒径为20-80nm，并均匀分散于PVP中。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明采用紫外光辐照法，在不加任何金属还原剂的条件下，紫外光辐照使Ag⁺还原为纳米级的银粒子，同时紫外光辐照引发单体NVP在纳米银的表面聚合，实现聚合物对纳米银粒子的包覆，得到有效分散的纳米银/PVP复合材料水溶液分散体系，进而制备出纳米银/PVP复合材料。

本发明的方法避免了由于金属还原剂的加入使反应体系变得复杂并影响材料的性能；同时用聚合物PVP对纳米金属粒子进行包覆，有效地解决了纳米粒子易团聚的问题，从而制备出具有特种纳米效应的复合材料。

附图说明

图1为纳米银/PVP复合物中纳米Ag分散情况的TEM图。

具体实施方式

下面结合各实施例详细描述本发明。

实施例1