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銀ナノ粒子の合成化学還元

銀NPの合成のための最も一般的なアプローチは、有機および無機還元剤による化学還元である。 一般に、クエン酸ナトリウム、アスコルビン酸、 水素化ホウ素 ナトリウム(NaBH 4 )、元素水素、ポリオール法、トレンズ試薬、N、N-ジメチルホルムアミド(DMF)およびポリ(エチレングリコール) - ブロック共重合体のような異なる還元剤が、 水溶液または非水溶液中の 銀イオン(Ag + )の還元。 これらの還元剤は、Ag +を 還元 し、金属銀(Ag 0 )の形成に導き、続いて凝集してオリゴマークラスターになる。 これらのクラスターは、最終的に金属コロイド銀粒子の形成をもたらす( 28,29,30 )。 金属ナノ粒子調製中に分散性NPを安定化させ、ナノ粒子表面に吸着または結合し得るNPを保護し、凝集を回避するために保護剤を使用することが重要である( 31 )。 粒子表面 との相互作用のための官能基( 例えば 、チオール、アミン、酸、およびアルコール)を含む界面活性剤の存在は、粒子成長を安定化し、沈降、凝集または表面特性を失うことから粒子を保護することができる。

ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(ビニルピロリドン)、ポリ(エチレングリコール)、ポリ(メタクリル酸)およびポリメチルメタクリレートのような高分子化合物は、NPを安定化させる有効な保護剤であることが報告されている。 1つの研究で は、二相液体 - 液体系における水性相から有機相への Au 3+ 錯体の 相転移に基づく Brust手順( 32 )に よれば、Oliveiraおよび共同研究者( 31 )はドデカンチオールでキャップされた銀NPを調製し 、続いて安定化剤としてドデカンチオールの存在下で水素化ホウ素ナトリウムで還元し、NPs表面に結合し、それらの凝集を回避し、それらを特定の溶媒に可溶性にした。 彼らは、合成因子のわずかな変化が、ナノ粒子構造、平均サイズ、サイズ分布幅、安定性および自己組織化パターンにおいて劇的な改変をもたらすことを報告した。 Kimら( 33 )は、ポリオールプロセスと改良された前駆体注入技術を用いて、制御可能なサイズと高い単分散性を有する球状銀NPの合成を報告した。 前駆体注入法では、注入速度および反応温度が、サイズが小さく均一な銀NPを製造するための重要な要因であった。

2.5ml / sの注入速度および100℃の反応温度で17±2nmのサイズを有する銀NPを得た。 前駆体溶液を高温溶液中に注入することは、短時間で迅速な核生成を誘発する効果的な手段であり、より小さいサイズおよびより狭いサイズ分布を有する銀NPの製造を保証する。 Zhangら( 34 は、銀のコロイドを製造するために 末端ジメチルアミン基(HPAMAM-N(CH 3 2 )を 有する超分岐ポリ(メチレンビスアクリルアミドアミノエチルピペラジン)を使用した HPAMAM-N(CH 3 2 中のアミド部分、ピペラジン環、第3級アミン基および超分岐構造は 、その効果的な安定化および還元能力にとって重要である。 Chenら( 35 )は、単純なオレイルアミン - 液体パラフィン系を用いて単分散銀NPの形成を示した。 これらのNPの形成過程は、成長、インキュベーション、およびオアワルド熟成段階の3段階に分けることができると報告されている。 300℃のパラフィンの沸点が高いほど反応温度がより広範囲になり、溶媒を変えずに加熱温度のみを変えることで銀のNPサイズを効果的に制御することが可能になる。 さらに、コロイド銀NPのサイズは、加熱温度または熟成時間を変えるだけでなく、オレイルアミン対銀前駆物質の比を調節することによっても調節することができた。

銀NPは、対応する金属イオンを、還元剤および安定化剤として働く還元されたポリオキソメタレートと簡単に混合することによって、室温で調製することができる。 ポリオキソメタレートは水に可溶であり、その構造を乱すことなく段階的多電子酸化還元反応を受ける能力を有する。 ポリオキソメタレート/ S / Ag + 36 )の 脱気溶液を照射することによって銀NPが生成されることが実証された さらに、 室温で水中で Mo V - Mo VI 混合原子価ポリオキソメタ レートを用いた緑色化学タイプの一段階合成および銀ナノ構造の 安定化が報告されている( 37 )。


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