一锅煮法合成Ag@C@Ag纳米颗粒及其表征

程生斌

摘 要：采用简单快捷的方法，一锅煮水热法合成Ag@C@Ag核壳纳米颗粒。实验验证表明，基于硝酸银（AgNO3）、葡萄糖（C6H12O6）以及聚乙烯吡咯烷酮（PVP）水热法可以一锅法合成Ag@C@Ag核壳纳米颗粒。在一锅法合成中，葡萄糖被用作还原剂，与Ag+反应，并作为碳壳的来源。竞争性分子聚乙烯基吡咯烷酮的存在能够缓解炭化过程，使其结合到碳质壳中，使碳质壳无色。通过在潮湿的大气中逐渐蒸发溶剂，单分散纳米颗粒可以自组装成阵列。采用透射电子显微镜（TEM、HRTEM）和X射线衍射（XRD）对Ag@C@Ag纳米颗粒形貌与成分进行表征，纳米颗粒为球形三层核壳结构，直径约为l35nm左右，并且最外层Ag纳米颗粒为8nm左右，在光催化、光电、光热治疗等方面将会有很大的前景。

关键词：Ag@C@Ag纳米颗粒 硝酸银 聚乙烯吡咯烷酮 一锅法

众所周知，核壳结构具有与单核截然不同的化学与物理性质（如光电、光热等），如Ag@C，Au@C， Au@C@Pt，Ag@SiO2，等由于其不同组分的可调性导致其可调的化学和物理性质而引起广泛的关注[1-2]。特别是这些纳米结构通常表现出组分依赖和相互作用的性质，因此是开发具有高活性的催化剂等的重要结构。另外这些Ag@C@Ag核壳纳米粒子具有亲水性、有机基团负载表面和独特的光学性质，表明它们在光学纳米器件和生物化学中有着广阔的应用前景。本研究开发了一种简洁的一锅煮水热法，利用葡萄糖和硝酸银水热法合成Ag@C@Ag纳米颗粒，并对其形貌成分做进一步表征。

一、实验部分

1.材料

葡萄糖（C6H12O6）、硝酸银（AgNO3）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP 1300000），去离子水，纯度均为分析纯级，购自国药集团化学试剂有限公司，所有试剂均不经进一步提纯即使用。

2.纳米颗粒的制备

在典型的程序中，利用葡萄糖水热条件下制备Ag@C@Ag纳米颗粒[3-4]。即将葡萄糖（3.5g）分散在去离子水中（80ml）形成一种澄清溶液。将2.5 ml AgNO3水溶液（0.25M）逐滴加入上述溶液中进行剧烈搅拌。连续搅拌1h后，将溶液转移到50毫升高温高压釜中，在180℃下保持6小时，其中升温速度为1℃/min，然后在空气中自然冷却至室温。成的浓悬浮体为正己基棕褐色，即使在没有表面活性剂的情况下储存2天后，这种悬浮体仍然保持稳定。将最终产物从反应介质中3800r/min离心分离，分离时间为30分钟，需要在去离子水中和丙酮中进行三次离心/洗涤/再分散程序在80℃烘箱干燥8小时。

3.纳米颗粒的表征

用H-7650C透射电镜（TEM）观察制备的Ag@C@Ag纳米颗粒的形貌和尺寸。在200kV下运行JEM-3010透射电子显微镜获得了高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）图像。采用X射线衍射（XRD）（D8 Advance）和镍过滤铜kA辐射（λ=0.15406 nm）进行了相鉴别。

二、结果与讨论

1.Ag@C@Ag纳米颗粒的形貌表征分析

Ag@C@Ag纳米颗粒TEM显示，颗粒形状均一单分散呈球形，尺寸为135nm左右，碳层厚度约12.5nm左右; HRTEM清晰地表明外层Ag颗粒的规格以及晶格（0.21nm），表明外层为Ag纳米颗粒，大小约为8nm左右。在高压灭菌和加热至180℃的条件下，AgNO3被葡萄糖和Ag纳米粒子还原。这些纳米粒子是聚合的（～80纳米），并逐渐分散在溶液中，暴露在外面的反应性表面，在葡萄糖的碳化后，对AgNO3进行催化使得银纳米颗粒表面周围形成的含碳产物。

2.Ag@C@Ag纳米颗粒的成分表征分析

Ag@C@Ag微球的X射线衍射（XRD）图显示，在2θ 分 别为38.11°、44.21°、64.51°和77.31°处出现四个尖锐的衍射峰，证实了面心立方Ag（JCPDS No.04-0783）晶体相的存在，而非晶碳不产生衍射峰。与此同时，属于无定形碳的吸收峰（2θ=10°～35°）依然存在，表明Ag@C@Ag复合物的成功合成。Ag@C@Ag负载 Ag纳米颗粒之后，Ag的衍射峰强度较Ag@C核壳结构显著增强，这是因为产物中 Ag含量的增加。

结语

本研究提供了一种新颖简单的一步法水热合成Ag@C@Ag核壳纳米颗粒的通用方法。基于葡萄糖、硝酸银与PVP一步法合成的Ag@C@Ag核壳纳米颗粒具有形貌良好的三层结构，以水葡萄糖溶液为原料，通过硝酸银的偶合反应和催化碳化，成功地合成了Ag@C纳米球。系统地研究了决定光学性质和官能团的参数，形成了纳米颗粒，并将其转化为空心胶囊，自组装成阵列，为未来纳米器件的制造提供了新的机遇。

参考文献

[1]袁亚利，袁若，柴雅琴，卓颖，袁世蓉.[Ag-Ag2O]SiO2复合纳米材料的制备及其在电化学免疫传感器中的应用研究[C].中國仪器仪表学会，中国化学会，重庆市化学化工学会，2008：50-51.

[2]赵春玲，杨睿哲，杨云慧.基于Ag/SiO2复合纳米材料标记的微囊藻毒素免疫传感器的研制[C].第十二届全国电分析化学学术会议，2014：04-01.

[3]赵春玲，杨睿哲，杨云慧.基于Ag/SiO2复合纳米材料标记的微囊藻毒素免疫传感器的研制[C].//第十二届全国电分析化学学术会议论文集.云南师范大学，2014：313-314.

[4]屈腊琴，郝亚敏，杨维佳，等.P3HT∶Ag@C复合膜的制备及其光学性能[J].太原理工大学学报，2015，46（3）：253-257.