原料:硝酸銀(AgNO?)、檸檬酸鈉(Na?C?H?O??2H?O)、去離子水
步驟
配置 0.01 mol/L AgNO? 溶液 20 mL,置于三口燒瓶中,加熱至沸騰并保持劇烈攪拌。
快速注入 0.1 mol/L 檸檬酸鈉溶液 5 mL(檸檬酸鈉與 AgNO?摩爾比約 1:1~3:1),溶液會從無色逐漸變?yōu)闇\黃色、黃色,最終變?yōu)榱咙S色,表明 Ag NPs 生成。
繼續(xù)回流攪拌 30 min,冷卻至室溫,得到單分散 Ag NPs 膠體溶液,粒徑可通過檸檬酸鈉用量調(diào)控(用量越多,粒徑越小)。
關鍵要點:反應過程需避光,防止 Ag NPs 光致團聚;檸檬酸鈉兼具還原劑和穩(wěn)定劑作用,用量不足會導致顆粒團聚。
原料:上述 Ag NPs 膠體溶液、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB,模板劑)、正硅酸乙酯(TEOS,硅源)、氨水(NH??H?O,堿源,調(diào)節(jié) pH)、無水乙醇
步驟
焙燒法:沉淀干燥后,置于馬弗爐中,以 2℃/min 的速率升溫至 500℃,焙燒 4 h。注意:溫度不宜超過 550℃,否則銀納米核會燒結團聚。
萃取法(溫和,適合粒徑較小的 Ag@mSiO?):用鹽酸 - 乙醇混合液(V 鹽酸:V 乙醇 = 1:10)回流萃取 6~8 h,重復 2 次,干燥后得到介孔硅包銀材料。
模板吸附與膠束形成:取 50 mL Ag NPs 膠體溶液,加入 0.2 g CTAB,超聲分散 10 min 后,在 30℃ 下磁力攪拌 30 min,CTAB 會吸附在 Ag NPs 表面并自組裝形成膠束。
調(diào)節(jié)反應環(huán)境:加入 2 mL 氨水(25 wt%)調(diào)節(jié) pH 至 10~11,加入 10 mL 無水乙醇提升體系分散性。
硅源水解縮聚(包覆核心步驟):緩慢滴加 0.5~1 mL TEOS(滴速 0.5 mL/min),持續(xù)攪拌反應 12~24 h。TEOS 在堿性條件下水解,生成的硅羥基會與 Ag NPs 表面的羥基結合,在 CTAB 膠束外形成二氧化硅殼層,膠束間隙即為介孔孔道。
產(chǎn)物分離與洗滌:離心(8000~10000 rpm,10 min)收集灰色沉淀,用去離子水和無水乙醇交替洗滌 3~4 次,去除游離的 CTAB 和未反應的硅源。
模板去除:
Ag NPs 表面改性:若 Ag NPs 分散性差,可在包覆前加入少量硅烷偶聯(lián)劑(如 APTES),增強 Ag 與介孔硅的結合力,避免殼層脫落。
殼層厚度調(diào)控:增加 TEOS 用量或延長反應時間,可增厚介孔硅殼層;反之則殼層變薄。
介孔孔徑調(diào)控:加入擴孔劑(如 TMB),可將介孔孔徑從 2~5 nm 提升至 10 nm 以上。
殼層包覆不均勻 / 脫落:Ag NPs 分散性差,可增加檸檬酸鈉用量;或加入硅烷偶聯(lián)劑改善界面相容性。
銀核團聚:焙燒溫度過高或升溫速率過快,需降低焙燒溫度至 500℃ 以下,升溫速率控制在 1~2℃/min。
介孔結構不明顯:CTAB 用量不足,或反應時間過短,需增加 CTAB 用量并延長水解縮聚時間。
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