一种利用银镜反应制备Ag/TiO2纳米复合物的方法

摘要

本发明公开了一种利用银镜反应制备Ag/TiO2纳米复合物的方法。主要是在水溶液体系中通过有机胺代替氨水作为络合剂，将生成的银原子沉积到二氧化钛表面合成Ag/TiO2纳米复合物。具体步骤：将纳米二氧化钛粉末超声分散到醇类溶剂中，得到均匀悬浮液A；有机胺和水按1:1～1:20体积比混合均匀，得到溶液B；将银盐加入到溶液B中充分搅拌溶解，得到银胺络合物溶液C；取悬浮液A加入到溶液C中，升温至40～80℃；加入过量还原剂并保持1～30小时，将产物反复离心、洗涤得到Ag/TiO2纳米复合物。该发明特点是通过改变体系中胺/水体积比，使银镜反应可控进行，得到的纳米复合物中银物种的尺寸控制在0.5～5nm。

说明书

技术领域

本发明属于纳米技术领域，具体涉及到一种利用银镜反应制备Ag/TiO₂纳米复合物的方法。

技术背景

近年来，随着纳米技术的不断发展，贵金属纳米簇均匀分布在纳米氧化物表面形成的纳米复合物作为一种非常有价值的纳米材料受到广泛关注。在众多的复合物中，Ag-TiO₂纳米复合物作为一种最常用的复合材料因具有非常好的催化性能而广泛应用于光催化、太阳能电池、污水处理等领域。传统的制备方法有浸渍法，沉积沉淀法、化学还原法、溶胶凝胶法等，但这些方法制备的Ag-TiO₂纳米复合物中银的尺寸大小和分散度较差，很难制备出高质量的纳米复合物。近年来，一种依靠二氧化钛自身光催化性来制备Ag-TiO₂纳米复合物的光催化沉积法受到了大量的关注，该方法主要是二氧化钛在光照下激发产生电子，生成的电子将吸附在表面的银离子还原，银原子不断在其表面沉积而得到Ag-TiO₂纳米复合物。然而此方法在合成过程中光诱导电子激发一般开始便会迅速完成，使得整个还原过程难以有效控制，因此得到的银颗粒尺寸往往较大(≧3nm)且分布也不太均匀。

银镜反应很早以前就被人们所熟知，其反应过程是银离子与氨水络合形成银氨络合物，随后被醛等还原剂还原，能在常温下剧烈反应，并在试管壁上形成光亮的银镜。其特点就是反应剧烈并形成银镜，因此该反应被大量应用于制备平滑的银表面和涂层，很难用于合成高质量的纳米材料。因此通过有效地手段改进银镜反应过程，使其能够以一种温和可控的方式进行来合成高质量的纳米材料也是多年来大家一直关注的课题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种利用银镜反应制备Ag/TiO₂纳米复合物的方法。通过改变体系中胺/水体积比，使银镜反应可控进行，得到的纳米复合物中银物种的尺寸控制在0.5～5nm。

本发明的目的是通过下述技术方案实现：一种利用银镜反应制备Ag/TiO₂纳米复合物的方法，主要是在水溶液体系中通过有机胺代替氨水作为络合剂，将生成的银原子沉积到二氧化钛表面合成Ag/TiO₂纳米复合物。包括如下步骤：

(1)将纳米二氧化钛粉末超声分散到醇类溶剂中，得到均匀悬浮液A，

(2)有机胺和水按:1:1～1:20体积比混合均匀，得到溶液B，

(3)将一定量银盐加入到溶液B中充分搅拌溶解，得到银胺络合物溶液C，

(4)取一定量悬浮液A加入到溶液C中，升温至40～80℃，

(5)加入过量还原剂并保持1～30小时，将产物反复离心、洗涤得到Ag/TiO₂纳米复合物，

(6)通过改变体系中胺/水体积比，使银镜反应可控进行，得到的纳米复合物中银物种的尺寸控制在0.5～5nm。

本发明所使用的醇类为；丙醇、正丁醇、乙二醇、丙三醇、聚乙烯醇等的一种或者两种以上。

本发明所使用的有机胺为的二乙胺、三丙胺、正丁胺、乙二胺、叔丁胺、三乙醇胺、乙酰胺等的一种或者两种以上。

本发明所采用的悬浮液A中二氧化钛的浓度是5～20mg/mL。

本发明所使用的银盐为硝酸银，醋酸银，草酸银等银盐的一种或者两种以上。

本发明所使用的还原剂为甲醛，乙醛，丙醛等醛类一种或者两种以上。

本发明所采用的银盐与有机胺的摩尔比为1:1～1:200。

本发明所采用的银盐与二氧化钛的摩尔比为1:1～1:50。

本发明所采用的银盐与过量醛的摩尔比为1:1～1:100。

本发明相对于现有技术具有如下的优点和效果：

(1)在水溶液体系中通过有机胺代替氨水作为络合剂，将生成的银原子沉积到二氧化钛表面合成Ag/TiO₂纳米复合物。

(2)通过改变体系中胺/水体积比，使银镜反应可控进行，得到的纳米复合物中银物种的尺寸控制在0.5～5nm。

(3)该反应条件温和，产量大，操作简单，适合大规模生产。

(4)该纳米复合物用作催化剂具有极高的催化活性，具有很好的应用价值。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

(1)将200mg纳米二氧化钛粉末分散到20mL正丁醇溶剂中，超声处理2h，得到稳定的二氧化钛分散液A；

(2)将10mL三乙胺和20mL水充分混合，体积比为1:2，得到溶液B；

(3)将50mg硝酸银加入到溶液B中，充分搅拌溶解并混合均匀，得到银胺络合液C；

(4)取2mL分散液A加入到上述银胺络合液中，升温至60℃；

(5)随后加入5mL的甲醛，反应2h，将获得的产物离心、洗涤并重复三次后得到Ag/TiO₂纳米复合物。

实施例2

(1)将100mg纳米二氧化钛粉末分散到20mL异丁醇溶剂中，超声处理5h，得到稳定的二氧化钛分散液A；

(2)将5mL乙醇胺和25mL水充分混合，体积比为1:5，得到溶液B；

(3)将10mg硝酸银加入到溶液B中，充分搅拌溶解并混合均匀，得到银胺络合液C；

(4)取3mL分散液A加入到上述银胺络合液中，升温至50℃；

(5)随后加入4mL的甲醛，反应5h，将获得的产物离心、洗涤并重复三次后得到Ag/TiO₂纳米复合物。

实施例3

(1)将50mg纳米二氧化钛粉末分散到5mL乙二醇溶剂中，超声处理3h，得到稳定的二氧化钛分散液A；

(2)将7.5mL叔丁胺和22.5mL水充分混合，体积比为1:3，得到溶液B；

(3)将5mg硝酸银加入到溶液B中，充分搅拌溶解并混合均匀，得到银胺络合 液C；

(4)取1mL分散液A加入到上述银胺络合液中，升温至80℃；

(5)随后加入5mL的甲醛，反应3h，将获得的产物离心、洗涤并重复三次后得到Ag/TiO₂纳米复合物。

实施例4

(1)将150mg纳米二氧化钛粉末分散到30mL正丁醇溶剂中，超声处理3h，得到稳定的二氧化钛分散液A；

(2)将2mL乙二胺和28mL水充分混合，体积比为1:14，得到溶液B；

(3)将25mg硝酸银加入到溶液B中，充分搅拌溶解并混合均匀，得到银胺络合液C；

(4)取2mL分散液A加入到上述银胺络合液中，升温至40℃；

(5)随后加入5mL的甲醛，反应2.5h，将获得的产物离心、洗涤并重复三次后得到Ag/TiO₂纳米复合物。

实施例5

(1)将200mg纳米二氧化钛粉末分散到40mL乙二醇溶剂中，超声处理2h，得到稳定的二氧化钛分散液A；

(2)将6mL三乙醇胺和24mL水充分混合，体积比为1:4，得到溶液B；

(3)将10mg硝酸银加入到溶液B中，充分搅拌溶解并混合均匀，得到银胺络合液C；

(4)取5mL分散液A加入到上述银胺络合液中，升温至70℃；

(5)随后加入5mL的甲醛，反应4h，将获得的产物离心、洗涤并重复三次后得到Ag/TiO₂纳米复合物。

实施例6

(1)将250mg纳米二氧化钛粉末分散到20mL异丁醇溶剂中，超声处理1h，得到稳定的二氧化钛分散液A；

(2)将15mL乙二胺和15mL水充分混合，体积比为1:1，得到溶液B；

(3)将10mg硝酸银加入到溶液B中，充分搅拌溶解并混合均匀，得到银胺络合液C；

(4)取2mL分散液A加入到上述银胺络合液中，升温至60℃；

(5)随后加入5mL的甲醛，反应10h，将获得的产物离心、洗涤并重复三次后得到Ag/TiO₂纳米复合物。

实施例7

(1)将150mg纳米二氧化钛粉末分散到20mL正丁醇溶剂中，超声处理2h，得到稳定的二氧化钛分散液A；

(2)将3mL正丁胺和27mL水充分混合，体积比为1:9，得到溶液B；

(3)将10mg硝酸银加入到溶液B中，充分搅拌溶解并混合均匀，得到银胺络合液C；

(4)取5mL分散液A加入到上述银胺络合液中，升温至40℃；

(5)随后加入1mL的甲醛，反应12h，将获得的产物离心、洗涤并重复三次后得到Ag/TiO₂纳米复合物。

实施例8

(1)将20mg纳米二氧化钛粉末分散到20mL异丁醇溶剂中，超声处理2h，得到稳定的二氧化钛分散液A；

(2)将1mL乙二胺和29mL水充分混合，体积比为1:29，得到溶液B；

(3)将4mg硝酸银加入到溶液B中，充分搅拌溶解并混合均匀，得到银胺络合液C；

(4)取10mL分散液A加入到上述银胺络合液中，升温至60℃；

(5)随后加入5mL的甲醛，反应3.5h，将获得的产物离心、洗涤并重复三次后得到Ag/TiO₂纳米复合物。

实施例9

(1)将350mg纳米二氧化钛粉末分散到70mL乙二醇溶剂中，超声处理2h，得到稳定的二氧化钛分散液A；

(2)将10mL乙二胺和20mL水充分混合，体积比为1:2，得到溶液B；

(3)将5mg硝酸银加入到溶液B中，充分搅拌溶解并混合均匀，得到银胺络合液C；

(4)取5mL分散液A加入到上述银胺络合液中，升温至40℃；

(5)随后加入3mL的甲醛，反应1.5h，将获得的产物离心、洗涤并重复三次后得到Ag/TiO₂纳米复合物。