一鍋煮法合成Ag@C@Ag納米顆粒及其表征

程生斌

摘 要：采用簡單快捷的方法，一鍋煮水熱法合成Ag@C@Ag核殼納米顆粒。實驗驗證表明，基于硝酸銀（AgNO3）、葡萄糖（C6H12O6）以及聚乙烯吡咯烷酮（PVP）水熱法可以一鍋法合成Ag@C@Ag核殼納米顆粒。在一鍋法合成中，葡萄糖被用作還原劑，與Ag+反應，并作為碳殼的來源。競爭性分子聚乙烯基吡咯烷酮的存在能夠緩解炭化過程，使其結合到碳質殼中，使碳質殼無色。通過在潮濕的大氣中逐漸蒸發溶劑，單分散納米顆粒可以自組裝成陣列。采用透射電子顯微鏡（TEM、HRTEM）和X射線衍射（XRD）對Ag@C@Ag納米顆粒形貌與成分進行表征，納米顆粒為球形三層核殼結構，直徑約為l35nm左右，并且最外層Ag納米顆粒為8nm左右，在光催化、光電、光熱治療等方面將會有很大的前景。

關鍵詞：Ag@C@Ag納米顆粒 硝酸銀 聚乙烯吡咯烷酮 一鍋法

眾所周知，核殼結構具有與單核截然不同的化學與物理性質（如光電、光熱等），如Ag@C，Au@C， Au@C@Pt，Ag@SiO2，等由于其不同組分的可調性導致其可調的化學和物理性質而引起廣泛的關注[1-2]。特別是這些納米結構通常表現出組分依賴和相互作用的性質，因此是開發具有高活性的催化劑等的重要結構。另外這些Ag@C@Ag核殼納米粒子具有親水性、有機基團負載表面和獨特的光學性質，表明它們在光學納米器件和生物化學中有著廣闊的應用前景。本研究開發了一種簡潔的一鍋煮水熱法，利用葡萄糖和硝酸銀水熱法合成Ag@C@Ag納米顆粒，并對其形貌成分做進一步表征。

一、實驗部分

1.材料

葡萄糖（C6H12O6）、硝酸銀（AgNO3）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP 1300000），去離子水，純度均為分析純級，購自國藥集團化學試劑有限公司，所有試劑均不經進一步提純即使用。

2.納米顆粒的制備

在典型的程序中，利用葡萄糖水熱條件下制備Ag@C@Ag納米顆粒[3-4]。即將葡萄糖（3.5g）分散在去離子水中（80ml）形成一種澄清溶液。將2.5 ml AgNO3水溶液（0.25M）逐滴加入上述溶液中進行劇烈攪拌。連續攪拌1h后，將溶液轉移到50毫升高溫高壓釜中，在180℃下保持6小時，其中升溫速度為1℃/min，然后在空氣中自然冷卻至室溫。成的濃懸浮體為正己基棕褐色，即使在沒有表面活性劑的情況下儲存2天后，這種懸浮體仍然保持穩定。將最終產物從反應介質中3800r/min離心分離，分離時間為30分鐘，需要在去離子水中和丙酮中進行三次離心/洗滌/再分散程序在80℃烘箱干燥8小時。

3.納米顆粒的表征

用H-7650C透射電鏡（TEM）觀察制備的Ag@C@Ag納米顆粒的形貌和尺寸。在200kV下運行JEM-3010透射電子顯微鏡獲得了高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）圖像。采用X射線衍射（XRD）（D8 Advance）和鎳過濾銅kA輻射（λ=0.15406 nm）進行了相鑒別。

二、結果與討論

1.Ag@C@Ag納米顆粒的形貌表征分析

Ag@C@Ag納米顆粒TEM顯示，顆粒形狀均一單分散呈球形，尺寸為135nm左右，碳層厚度約12.5nm左右; HRTEM清晰地表明外層Ag顆粒的規格以及晶格（0.21nm），表明外層為Ag納米顆粒，大小約為8nm左右。在高壓滅菌和加熱至180℃的條件下，AgNO3被葡萄糖和Ag納米粒子還原。這些納米粒子是聚合的（～80納米），并逐漸分散在溶液中，暴露在外面的反應性表面，在葡萄糖的碳化后，對AgNO3進行催化使得銀納米顆粒表面周圍形成的含碳產物。

2.Ag@C@Ag納米顆粒的成分表征分析

Ag@C@Ag微球的X射線衍射（XRD）圖顯示，在2θ 分 別為38.11°、44.21°、64.51°和77.31°處出現四個尖銳的衍射峰，證實了面心立方Ag（JCPDS No.04-0783）晶體相的存在，而非晶碳不產生衍射峰。與此同時，屬于無定形碳的吸收峰（2θ=10°～35°）依然存在，表明Ag@C@Ag復合物的成功合成。Ag@C@Ag負載 Ag納米顆粒之后，Ag的衍射峰強度較Ag@C核殼結構顯著增強，這是因為產物中 Ag含量的增加。

結語

本研究提供了一種新穎簡單的一步法水熱合成Ag@C@Ag核殼納米顆粒的通用方法。基于葡萄糖、硝酸銀與PVP一步法合成的Ag@C@Ag核殼納米顆粒具有形貌良好的三層結構，以水葡萄糖溶液為原料，通過硝酸銀的偶合反應和催化碳化，成功地合成了Ag@C納米球。系統地研究了決定光學性質和官能團的參數，形成了納米顆粒，并將其轉化為空心膠囊，自組裝成陣列，為未來納米器件的制造提供了新的機遇。

參考文獻

[1]袁亞利，袁若，柴雅琴，卓穎，袁世蓉.[Ag-Ag2O]SiO2復合納米材料的制備及其在電化學免疫傳感器中的應用研究[C].中國儀器儀表學會，中國化學會，重慶市化學化工學會，2008：50-51.

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[3]趙春玲，楊睿哲，楊云慧.基于Ag/SiO2復合納米材料標記的微囊藻毒素免疫傳感器的研制[C].//第十二屆全國電分析化學學術會議論文集.云南師范大學，2014：313-314.

[4]屈臘琴，郝亞敏，楊維佳，等.P3HT∶Ag@C復合膜的制備及其光學性能[J].太原理工大學學報，2015，46（3）：253-257.