朱言宇，秦雅馨，朱黎雪，吳越(合肥師范學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，安徽 合肥 230601)

0 引言

納米銀粒徑一般在25～50 nm之間，因其表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等特點(diǎn)，殺菌消毒能力強(qiáng)且抗菌持久、無(wú)耐藥性，在醫(yī)療領(lǐng)域、綠色家具家電、紡織行業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用[1-3]。如何獲得性能更加穩(wěn)定高效的銀納米粒子一直是高校院所、相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)研究的重點(diǎn)[4-6]，越來(lái)越多的高校將銀納米粒子的合成引進(jìn)本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。為了不受實(shí)驗(yàn)條件和場(chǎng)地的局限，尋找更加簡(jiǎn)便易操作的實(shí)驗(yàn)步驟，本文在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定的改革，并且探究了保護(hù)劑的種類和用量對(duì)銀納米粒子紫外光譜的影響，從而為拓寬高校本科生無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中的銀納米片的合成及紫外可見(jiàn)光譜分析這一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)途徑提供實(shí)踐基礎(chǔ)。

1 試劑與儀器

實(shí)驗(yàn)主要試劑：硼氫化鈉，分析純，100 g，西隴科學(xué)股份有限公司；硝酸銀，分析純，100 g，上海試四赫維化工有限公司；聚乙烯呲咯烷酮K30，優(yōu)級(jí)純，100 g，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；二水合檸檬三鈉，分析純，500 g，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；聚乙二醇400，醫(yī)藥級(jí)，500 g，江西益普生；吐溫80，分析純，500 mL，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；無(wú)水乙醇，分析純，500 mL，江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司。所有試劑均未進(jìn)一步提純，實(shí)驗(yàn)用水均為去離子水。

實(shí)驗(yàn)主要儀器及型號(hào)：電子分析天平，F(xiàn)A1004，上海橫平儀器儀表廠；真空干燥箱，DZF-6030A，上海-恒科學(xué)儀器有限公司；數(shù)控超聲波清洗器，KQ3200DE，昆山市超聲儀器有限公司；紫外—可見(jiàn)分光光度計(jì)，UV2550，島津(香港)有限公司。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 銀納米粒子的合成

平行移取1.0 mL AgNO3(0.04 mmol/L)溶液置于5支潔凈干燥的試管中，迅速向每支試管中加入0.05 mL NaBH4(0.1 mol/L)水溶液，再分別移取不同體積(0.2 mL、0.4 mL、0.6 mL、0.8 mL、1.0 mL)的保護(hù)劑置于試管中，充分震蕩搖勻至保護(hù)劑完全溶解，靜止，待溶液色澤均勻無(wú)氣泡。每個(gè)試管的反應(yīng)時(shí)間均為15 min。為了探究反應(yīng)時(shí)間對(duì)銀納米粒子合成的影響，分別在反應(yīng)時(shí)間為5 min、10 min、15 min、20 min、25 min、30 min時(shí)測(cè)銀納米粒子的紫外吸收光譜，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)反應(yīng)15 min時(shí)紫外吸收光譜中能見(jiàn)到明顯的銀納米粒子吸收峰。反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，銀納米粒子的最大吸收波長(zhǎng)(λmax)和吸光度(A)未有明顯改變。在本科生此實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)中若不探究銀納米粒子形貌，只掌握銀納米粒子的液相還原合成方法，可以將反應(yīng)時(shí)間縮短為15 min。在銀納米粒子合成過(guò)程中，要注意NaBH4和保護(hù)劑的加入順序，實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)先加入保護(hù)劑后加入NaBH4，不能很好地獲得銀納米粒子，紫外吸收光譜中未能見(jiàn)到銀納米粒子的吸收峰。

2.2 不同保護(hù)劑下銀納米粒子紫外吸收光譜表征與分析

直接以銀納米粒子溶液為待測(cè)液，以去離子水為參比液，在UV-2550紫外—可見(jiàn)分光光度計(jì)上測(cè)定相應(yīng)溶液的最大吸收波長(zhǎng)(λmax)和吸光度(A)。圖1、圖2、圖3、圖4分別為以PEG400、PVP(0.2 mol/L(單體濃度))、吐溫80、檸檬酸三鈉(30 mmol/L)為保護(hù)劑的納米銀溶液在300～450 nm范圍內(nèi)的紫外吸收光譜圖。

圖1 不同PEG400體積下制備的銀納米粒子溶液的紫外—可見(jiàn)光譜

圖2 不同PVP體積下制備的銀納米粒子溶液的紫外—可見(jiàn)光譜

圖3 不同吐溫80體積下制備的銀納米粒子溶液的紫外—可見(jiàn)光譜

圖4 不同檸檬酸三鈉體積下制備的銀納米粒子溶液的紫外—可見(jiàn)光譜

2.3 結(jié)果與討論

為了探究保護(hù)劑的種類和用量對(duì)銀納米粒子紫外光譜的影響，本實(shí)驗(yàn)中均移取1.0 ml AgNO3(0.04 mmol/L)溶液作為金屬前驅(qū)體，0.05 ml NaBH4(0.1 mol/L)水溶液作為還原劑，保護(hù)劑的用量分別為0.2 mL、0.4 mL、0.6 mL、0.8 mL、1.0 mL，反應(yīng)時(shí)間均為15 min。由圖1可知，隨著PEG400體積增加，對(duì)應(yīng)溶液最大吸收峰位置從403 nm紅移到412 nm。由圖2可知，隨著PVP體積增加，對(duì)應(yīng)溶液最大吸收峰位置從404 nm藍(lán)移到400 nm。由圖3可知，隨著吐溫80體積增加，對(duì)應(yīng)溶液最大吸收峰位置從410 nm藍(lán)移到405 nm。由圖4可知，隨著檸檬酸三鈉體積增加，對(duì)應(yīng)溶液最大吸收峰位置從409 nm藍(lán)移到406 nm。

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)得知：保護(hù)劑的種類和用量對(duì)銀納米粒子的最大吸收峰位置有著明顯影響，PEG400體積增大，吸收峰發(fā)生紅移，PVP、吐溫80、檸檬酸三鈉體積增大，吸收峰發(fā)生藍(lán)移。實(shí)驗(yàn)表明，以NaBH4作為還原劑，不論使用哪種保護(hù)劑均能成功合成銀納米粒子。

3 結(jié)語(yǔ)

在《銀納米片的合成及紫外可見(jiàn)光譜分析》這一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基礎(chǔ)上，本實(shí)驗(yàn)以普通試管作為反應(yīng)容器、反應(yīng)中不加入H2O2、縮短反應(yīng)時(shí)間以及所有試劑用量減小的情況下，成功合成了銀納米粒子，并探究了保護(hù)劑的種類和用量對(duì)銀納米粒子最大吸收峰位置的影響。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，可以在本科生此實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)中簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)裝置，減少試劑用量和縮短反應(yīng)時(shí)間，選用不同保護(hù)劑來(lái)合成銀納米粒子并對(duì)其進(jìn)行紫外光譜分析。