纳米银的应用及纳米银常见制备方法简介|UIVCHEM
2017-05-23
纳米银就是将粒径做到纳米级的金属银单质。纳米银是粉末状银单质，粒径小于100nm，一般在25-50nm之间，纳米银的性能与其粒径和颗粒形貌有直接关系。人们已制备出各种粒径和结构的纳米银粒子，如球形纳米银粒子、纳米银块体材料、树状纳米银、银纳米管、银纳米带、银纳米链、银纳米立方体、银纳米双凌锥、银纳米线、银纳米三棱柱、银纳米片、银纳米盘等结构，如下图列出的几种：
而不同的颗粒形貌的纳米银的性能以及应用也不相同，如片状纳米银由于具有特殊的表面等离子体共振性能，从而表现出与其他形貌纳米银及其体相材料截然不同的光学性质，在催化、表面增强拉曼、金属增强荧光、红外热疗、生物标记等领域具有极大的应用价值，又如粒径较小和粒度分布均匀的球形纳米银粉导电性能好，是一种优良的微电子导电浆料和电极材料。
一、纳米银应用简介而不同的颗粒形貌的纳米银的性能以及应用也不相同，如片状纳米银由于具有特殊的表面等离子体共振性能，从而表现出与其他形貌纳米银及其体相材料截然不同的光学性质，在催化、表面增强拉曼、金属增强荧光、红外热疗、生物标记等领域具有极大的应用价值，又如粒径较小和粒度分布均匀的球形纳米银粉导电性能好，是一种优良的微电子导电浆料和电极材料。
1、用于制造高端银浆（胶）
片式元件外电极用浆，厚膜集成电路用浆，太阳能电池板电极用浆，LED芯片封装用导电银胶，用做高温烧结型导电银浆和低聚物导电银浆，应用于印刷电子器件的导电油墨等。
2、超导方面的应用
通过研究不同含量纳米银掺杂的( Bi，Pb)2Sr2Ca2Cu3Ox 块材，发现纳米银掺杂使材料熔点降低，加速了高Tc（Tc 指临界温度，即从正常状态到超导态的过程中，电阻消失的温度）相的形成；纳米银掺杂大大提高了磁通蠕动激活能，其中最佳掺杂15%(质量)Ag 时激活能提高5～6 倍；纳米银掺杂样品的钉扎能U(H)随磁场降低比非掺杂样品要慢，改善了磁场下的传输性能;纳米银掺杂使晶间损耗峰向高温移动20K，改善了晶界弱连接，并大大增强了晶界的涡旋钉扎能力。将纳米银引入超导材料的合成中，大大推动了超导领域的发展。
3、纳米银在净水系统水上的应用
废水或净水工程的水处理上，由于水中可能含有有机物。废氯，色度以及臭味等，可以利用较具有经济效益的活性碳去除活性碳虽然可吸附水中污染物，但是水中的微生物也会黏附上并繁殖。一旦经过长时间使用后，会产生生物膜，使得出流水浊度提高，水中自由的氯减少情形，影响后续水质处理，活性碳载银的主要目的是为了利用纳米银的抗菌能力，将吸附在活性碳上且繁殖生长的微生物杀死已有报道指出利用化学方法将Ag+还原成Ag，直接载在活性碳上，分别可使大肠杆菌何与金黄色葡萄球菌与浓度为7ug／ml砒与32.5ug／ml的Ag+活性碳接触2h后致死。
4 光学领域的应用
纳米银可用作表面增强喇曼光谱(SERS) 的基质，实验证明SERS 谱的获得与吸附分子的电性及纳米银的表面电性有关。根据分子的电性，选取不同电性的纳米银，可以获得较强的SERS 谱，进而扩大SERS 的研究范围。同时，纳米银粒子由于其表面等离子振荡吸收峰附近具有超快的非线性光学响应，科学家发现把纳米银掺杂在半导体或绝缘体中，可获得较大的非线性极化率，利用这一特性可制作光电器件，如光开关、高级光学器件的颜色过滤器等。
5、纳米银医药行业中的应用
由于纳米银是非抗生素类杀菌剂，目前没有任何细菌对银产生耐药性，所以在医药行业中应用倍受关注，尤其在外科和妇科中的应用与日俱增。纳米银对于烧伤病房常见的MRSA显示了强大的清除细菌能力。研究人员对20例烧伤患者进行植皮术，结果显示纳米银使网状上皮移植皮的上皮化率提高40％，对于烧伤残余刨面有较好的促进修复作用，试验组愈合时间较对照组明显缩短。
纳米银粒子的制备方法有很多，所以近年来人们正在不断探索制备纳米银粒子的新方法，因为研究纳米银粒子的制备方法对于未来的实际运用将具有十分重要的意义。
纳米银物理制备方法:
1、 物理粉碎法
物理粉碎法是通过机械粉碎、超声波、电火花爆炸等方法将原料粉碎得到纳米银粒子。通过在惰性气体中，于低温的衬底上，采用高压磁控溅射，制出了含纳米银粒子的二氧化硅薄膜。此方法的特点是操作简单易行、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀，且不容易获得较小粒径的产品。
2、 真空冷凝法真空冷凝法是在真空或惰性气体氛围中，用加热、激光、电弧高频感应等方法产生高温，使银原料气化或形成等离子体，然后骤冷使之凝结得到纳米银粒子。此方法具有纯度高、结晶组织好、粒度可控的优点，但技术设备要求高，一般要求纯度很高的银原料，且存在着纳米银粒子聚结的缺点。但是如何解决设备和原料纯度双高要求是关键的问题。
3、 机械球磨法
机械球磨法是以粉碎与研磨为主体，控制适当的条件得到纯元素、合金或复合材料的纳米银粒子。机械球磨法的优点是操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。因此此方法的关键是如何提高产品纯度和增加颗粒的均匀度。
纳米银化学方法：1、还原法
银离子极易被还原，常用的还原方法有化学还原法、电化学还原法和光化学还原法。化学还原法化学还原法是制备超细粉体纳米银粒子的有效和常用的方法之一。一般是指在液相条件下，通过氧化还原方法，制备出纳米银粒子。
2、电化学还原法电化学还原法是在一定的电势下，高价态的银离子可以被还原为零价态。在电解还原的同时，电解液中存在某种稳定剂，将还原出来的银离子保护起来，从而形成分散的纳米银粒子。
3、光还原法
光还原法是在有机物存在条件下，将银阳离子通过光照，由有机物产生的自由基使银阳离子还原而产生纳米银粒子。
4、气--液两相法
银离子和氢氧根离子在水溶液中会生成氢氧化银沉淀，由于生成的氢氧化银在水溶液中很不稳定，很快分解为氧化银，氧化银见光易分解，生成银单质。如果把整个反应过程的反应试剂浓度控制在一定的范围内就会生成纳米尺寸的粒子，即纳米银粒子。此方法试剂易得，成本低廉，而且制得的纳米银粒子粒径很小，平均粒径约为10 nm，不足之处就是反应时间较长。
5、水热合成法
水热合成法是在高温高压下，在水溶液或蒸汽等流体中合成，再经分离和热处理得纳米银粒子。水热法系是指在高压釜里的高温、高压反应环境中，采用水作为反应介质，使难溶或不溶的物质溶解、反应、重结晶而得到理想的产物。水热法与一般的湿化学法相比较，具有产品纯度高，分散性好、晶形好且粒度易控制等优点。
6、沉淀法合成法
沉淀合成法是把沉淀剂加入到盐溶液中，通过化学反应使原料的有效成分生成沉淀，然后经过滤、洗涤、干燥、烘干得到纳米银粒子。该法是目前使用非常广泛的一种方法，其优点是工艺流程短、操作简便、原料容易获得，但易引人杂质，纯度低，粒径大，难以制备出比较小粒径的纳米银粒子。
小结：纳米银粒子的制备方法正在逐步成熟，成本及生产效率已经达到大规模工业化生产水平。可以预言，纳米银粒子作为新型材料必将会在医药、生物、环境等领域有着十分广阔的发展前景。UIV CHEM多年来对于纳米银的生产进行研发升级，已经可以在5-100nm粒径进行调控，浓度可以1000-50000ppm进行随意定制。
小结：纳米银粒子的制备方法正在逐步成熟，成本及生产效率已经达到大规模工业化生产水平。可以预言，纳米银粒子作为新型材料必将会在医药、生物、环境等领域有着十分广阔的发展前景。UIV CHEM多年来对于纳米银的生产进行研发升级，已经可以在5-100nm粒径进行调控，浓度可以1000-50000ppm进行随意定制。
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