[发明专利]一种纳米银多面体准球的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米银多面体准球的制备方法，该方法以硝酸银为前驱体，多元醇为溶剂和还原剂，聚乙烯吡咯烷酮为封端剂和稳定剂，使用微波辐照为热源，利用诱导剂硝酸镍在种晶成核阶段使晶体均匀外延生长达到形貌和尺寸控制，绿色环保、工艺简单、生产周期短、成本低、产物浓度纯度高，产率高、易批量化生产，得到的纳米银多面体准球形貌单一、粒径分布均匀、粒径尺寸调控范围广、可在48.7‑411.9nm范围内调控，纳米银多面体准球主要由{111}晶面围成，物理和化学性质稳定、单分散性好、局域表面等离子体共振吸收光谱可调控性强，具有优异的光学、电学性质，应用广泛。

技术领域：

本发明涉及贵金属银纳米材料技术领域，具体涉及一种纳米银多面体准球的制备方法。

背景技术：

块体银是导电性最好的贵金属，导热性优异，纳米银颗粒的尺寸在1-100nm范围内，由于纳米效应(表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应)，纳米银颗粒在化学、光学、电学、磁学、力学、热学、声学等方面有诸多有别于宏观块体银的奇异特性而备受关注。例如，银是一种广谱型抗菌剂，纳米银颗粒由于粒径极小、比表面积大，具有更强的组织渗透性和表面活性，其杀菌作用远高于普通银；纳米银颗粒的局域表面等离子体共振(localized surface plasmon resonance，简称LSPR)吸收光谱依存于其形状和尺寸，通常随着尺寸增大，LSPR吸收峰发生红移，反之，可以通过调控纳米尺寸控制其LSPR特性。随之纳米技术的发展，纳米银颗粒在化学化工、电子、生物医药、能源、环保、日用品等行业有广泛应用。

从结晶学分析，银的晶形为面心立方(fcc)，虽然{111}晶面能(γ{111})低于{100}晶面能(γ{100})，但γ{111}与γ{100}较为接近，在种晶成核时，{111}晶面围成的晶体在热力学驱动下容易突破γ{100}-γ{111}势垒，不同晶面围成的晶体之间发生波动振荡，致使不同形状的晶体混杂。故，使用自下而上方法制备纳米银颗粒种晶成核是至关重要，种晶直接决定最终产物的形状。种晶成核阶段银种晶处于波动阶段，此时银种晶由单晶晶体、孪晶晶体和多晶晶体三种晶体混合组成(其中单晶晶体和孪晶晶体由{100}晶面围成，多晶晶体由{111}晶面围成)，因而目前报道的自上而下法，在溶液中将银离子还原制备纳米银颗粒的终产物形状混杂、尺寸不均、甚至团聚、烧结、无规则形状，无法调控纳米银颗粒的形状和尺寸，严重阻碍其商业化应用。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术不足，提供一种纳米银多面体准球的制备方法，通过诱导剂作用以微波辐照为热源，一锅法制备纳米银多面体准球，绿色环保、工艺简单、生产周期短、成本低、产物纯度高，产率高、易批量化生产，得到的纳米银多面体准球形貌单一、粒径分布均匀、粒径尺寸调控范围广、可在48.7-411.9nm范围内调控，物理和化学性质稳定、单分散性好。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种纳米银多面体准球的制备方法，该方法以硝酸银为前驱体、多元醇为溶剂和还原剂、聚乙烯吡咯烷酮为封端剂和稳定剂、无机金属盐硝酸镍为诱导剂，使用微波辐照为热源，利用诱导剂硝酸镍在种晶成核阶段对不同晶面围成的种晶进行选择性氧化蚀刻，去除{100}晶面围成的单晶和孪晶种晶，仅保留{111}晶面围成的多晶种晶，达到形状控制；同时诱导剂在晶体生长阶段调控局域热力学/动力学不均，消除因局域热力学/动力学不均引起的二次成核和晶体不均匀生长，使晶体均匀外延生长达到形貌和尺寸控制，该方法包括以下步骤：

(1)将多元醇试剂在105-110℃连续干燥1h以上除水，将0.02-0.05M AgNO₃、2.5-7.5mM Ni(NO₃)₂·6H₂O和0.09-0.14M聚乙烯吡咯烷酮依次加入除水的多元醇溶剂中，密封后快速搅拌0.5-1h，缓慢搅拌5-10min，使其充分溶解且无浓度梯度；其中聚乙烯吡咯烷酮浓度以单体计算，聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量Mw＝30000,58000,130000；