基于分子筛模板的银/硅铝无定形结构复合材料的合成及光谱性质

doi:10.7503/cjcu20210304

高等学校化学学报 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (10): 3233.doi: 10.7503/cjcu20210304

基于分子筛模板的银/硅铝无定形结构复合材料的合成及光谱性质

王勇¹^,², 董彪³, 孙娇¹, 董德录¹(), 孙连坤¹()

^1.吉林大学基础医学院, 病理生理学教研室, 长春 130021
^2.吉林省人民医院, 长春 130000
^3.吉林大学集成光电子学国家重点实验室，电子科学与工程学院, 长春 130012

收稿日期:2021-04-30 出版日期:2021-10-10 发布日期:2021-10-10
通讯作者: 董德录,孙连坤 E-mail:dongdl@jlu.edu.cn;sunlk@jlu.edu.cn
基金资助:
吉林省科技发展计划项目(20200901009SF);吉林省创新能力建设项目(2021C035-1)

Synthesis and Spectral Properties of Ag/SiO₂-Al₂O₃ Composite Nanomaterial Based on Molecular Sieve Template

WANG Yong¹^,², DONG Biao³, SUN Jiao¹, DONG Delu¹(), SUN Liankun¹()

^1.Department of Pathopgysiology，College of Basic Medical Sciences，Jilin University，Changchun 130021，China
^2.Jilin Province People’s Hospital，Changchun 130000，China
^3.State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics，College of Electronic Science and Engineering，Jilin University，Changchun 130012，China

Received:2021-04-30 Online:2021-10-10 Published:2021-10-10
Contact: DONG Delu,SUN Liankun E-mail:dongdl@jlu.edu.cn;sunlk@jlu.edu.cn
Supported by:
the Science and Technology Development Plan of Jilin Province, China(20200901009SF);the Innovation Capability Construction Project of Jilin Province, China(2021C035?1)

摘要/Abstract

摘要：

利用硅铝无定形结构作为保护层的银纳米颗粒在杀菌和催化领域具有重要应用. 银纳米颗粒的形貌控制是其优异性能的重要保证, 尤其是具有规则结构的银纳米颗粒的合成一直是该领域的难点. 本文以亚稳态结构的硅铝分子筛作为模板, 在室温条件下采用离子交换方法, 通过调整银离子的含量和离子交换时间, 控制银在分子筛中的分布和含量, 在还原剂N(C₂H₅)₃存在下, 通过微波还原反应获得了不同银/硅铝无定形结构比例的复合材料. 透射电子显微镜测试结果表明，不同比例的前驱体经微波法还原后, 小尺寸的银纳米颗粒可以分布在无定形的硅铝基质中; 当增大银的比例后, 银纳米颗粒则出现项链式结构, 并且由无定形硅铝薄层链接并包裹. 这类结构既具有银纳米颗粒的催化性能, 同时又在硅铝薄层的保护下表现出良好的稳定性, 在杀菌和催化领域具有广泛的应用前景.

关键词: 银纳米颗粒, 硅铝无定形结构, 分子筛, 微波还原

Abstract:

Ag nanoparticles with SiO₂-Al₂O₃ amorphous structure as the protective layer have important applications in the field of sterilization and catalysis. The morphology control of Ag nanoparticles is a privotal guarantee for its excellent performance， especially the synthesis of Ag nanoparticles with regular structures has always been a difficulty in this field. In this paper， the metastable structure of SiO₂-Al₂O₃ molecular sieve was used as the template， and the ion exchange method is adopted at room temperature. The ion exchange time was adjusted to control the distribution and content of Ag in the molecular sieve. In the presence of reducing agent N（C₂H₅）₃， amorphous composite structure materials with different ratios of Ag/SiO₂-Al₂O₃ were obtained by microwave reduction reaction. The reslults of transmission electron microscopy showed that small-sized Ag nanoparticles can be distributed in the amorphous SiO₂-Al₂O₃ matrix after different proportions of precursors were reduced by microwave method. The Ag nanoparticles showed necklace-like structure and were linked and wrapped by an amorphous SiO₂-Al₂O₃ lamella when the proportion of silver was increased. This type of structure not only has the catalytic performance of Ag nanoparticles， but also shows good stability under the protection of the SiO₂-Al₂O₃ lamella. It has a wide range of application prospects in the sterilization and catalysis fields.

Key words: Ag nanoparticles, SiO₂-Al₂O₃ undefined structure, Molecular sieve, Microwave reduction

中图分类号:

O614

TrendMD:

王勇, 董彪, 孙娇, 董德录, 孙连坤. 基于分子筛模板的银/硅铝无定形结构复合材料的合成及光谱性质. 高等学校化学学报, 2021, 42(10): 3233.

WANG Yong, DONG Biao, SUN Jiao, DONG Delu, SUN Liankun. Synthesis and Spectral Properties of Ag/SiO₂-Al₂O₃ Composite Nanomaterial Based on Molecular Sieve Template. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(10): 3233.

图/表 6

Scheme 1 Schematic representation of Ag nanoparticles prepared with molecular sieve as template

Fig.1 XRD patterns of EMT zeolite particles(a) and Ag/SiO2?Al2O3 composite nanomaterial with Ag exchange time of 12 h(b), 24 h(c) and 48 h(d)

Fig.2 TEM images(A—C), EDX spectra(D—F) and particle size distributions(G—I) of Ag/SiO2?Al2O3 composite nanomaterialAg exchange time/h: (A, D, G) 12; (B, E, H) 24; (C, F, I) 48. The insets of (G)─(I) show the corresponding sample color and TEM images.

Fig.3 Zeta potential of Ag colloids(A) and HRTEM image of a single Ag nanoparticle(B)

Fig.4 Absorption spectra of pure EMT zeolites and Ag/SiO2?Al2O3 composite nanomaterial with different ion exchange time

Fig.5 Absorption spectra of Ag/SiO2?Al2O3 composite nanomaterial under different doses of reductant(A), different microwave heating temperature(B) and differet power of microwave synthesis(C)

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