合肥物質院：表面活性劑分子包覆的銀膠體納米顆粒具有更強穩定性

2020-11-02 小材科研

近期，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所納米材料與器件技術研究部的科研人員在探究液相雷射熔蝕（LAL）製備的Ag膠體納米顆粒穩定性演變研究中取得新進展。該研究採用LAL技術，製備出粒徑超小的表面未包覆和包覆Ag膠體納米顆粒；通過紫外可見光吸收、電勢等，分別對該Ag膠體納米顆粒的分散穩定性、結構穩定性及化學穩定性的演變進行探究，發現表面包覆可增加Ag膠體納米顆粒的穩定性，表面未包覆Ag膠體納米顆粒的穩定性易受外部環境影響。

由於小尺寸效應和表面效應，納米顆粒在膠體溶液中表現出一種熱力學亞穩特性。了解納米粒子在膠體溶液中的穩定性演變，對納米粒子的可控制備、貯存和應用具有重要意義。

研究人員利用LAL技術，製備出粒徑分布超細的未包覆Ag膠體納米顆粒；通過振蕩處理，探究該活性Ag膠體納米顆粒的結構穩定性。結果表明，振蕩破壞Ag膠體納米顆粒間排斥力和引力的平衡，增加粒子間的碰撞概率，膠體中的超細納米顆粒遵循奧斯特瓦爾德熟化和聚結機制，從而形成較大尺寸的Ag納米鏈。通過加入銅線誘導Ag離子釋放，探究Ag膠體納米顆粒的化學穩定性，研究人員發現，單質Cu的加入加速Ag膠體納米顆粒的穩定性演變，這證明LAL法誘導合成的未包覆Ag膠體納米顆粒具有較高活性和反應性，其可作為製備具有理想組分和結構的納米材料的「種子」或前驅體。

此外，考慮到納米顆粒表面功能化在生活中具有更廣泛應用，研究人員同時製備出兩種表面活性劑分子CTAC和SDBS包覆的Ag膠體納米顆粒，並進一步研究其穩定性演化。研究表明，兩種分子均增強Ag膠體納米顆粒的穩定性，這是因為長鏈分子在Ag膠體納米顆粒表面形成更加緊密的雙電層結構。由於形成緊密雙電層結構的不同，與SDBS分子相比，CTAC分子表現出更強的穩定作用。該結果為銀膠體的實際應用提供科研依據。

震蕩處理下未包覆Ag膠體納米顆粒的變化：（A）實物照片；（B）紫外可見光吸收；（C）SPR特徵峰峰位隨時間的變化；（D）SPR特徵峰峰強和ζ電勢隨時間的變化

相關研究成果以Stability evolution of ultrafine Ag nanoparticles prepared by laser ablation in liquids為題，發表在Journal of Colloid and Interface Science上。研究工作得到國家自然科學基金的支持。

來源：合肥物質科學研究院

論文連結

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979720313485?via%3Dihub#!

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