文献综述(或调研报告):
目前金属纳米颗粒的合成有多种方法,包括物理法、化学还原法和生物还原法。
物理法指通过物理方法将块状金属材料加工成成纳米颗粒。机械研磨能够简单的实现纳米颗粒制备,但该方法只能够制备球状纳米颗粒。强激光能将金属材料瞬间汽化,然后通过特定的模板生成形貌可控的纳米颗粒。如图1所示,利用激光熔融生成金属纳米颗粒。这些方法虽然能够精确地控制纳米颗粒的形貌大小,但需要昂贵复杂的生产设备,同时制备过程严重耗能且制备效率低。
图1 激光熔融制备金属纳米颗粒
化学还原法指利用还原剂还原金属盐溶液生成特定形貌大小的纳米颗粒,其中晶种生长法是运用最广泛的合成方法。该方法包括晶种形成过程和晶种生长过程两部分,因为两部分所需的反应环境完全相反,所以该方法也成为两步合成法。在晶种形成过程中,所需的各种化学试剂的浓度均较高,因此反应处于非常激烈的状态,反应时间较短;相反,在晶种生长过程中,反应较为缓和,反应时间较长。化学还原法制备纳米颗粒需要四类试剂,分别为还原剂、稳定剂、包裹剂和金属盐溶液。还原剂还原目标金属离子,稳定剂用来防止生成的纳米颗粒发生团聚,包裹剂其引导形成特定形貌纳米颗粒的作用,金属盐溶液中既含有目标金属离子,同时还含有其他金属离子,因为在某些情况下,其他类型的金属离子能够提高产物的产量和单分散性。在具体实验中,某一试剂可以同时具有一种以上功能。在化学还原法中,金属纳米颗粒的形貌大小受多重因素的控制包括还原剂种类、稳定剂种类、包裹剂种类和金属盐溶液与还原剂、包裹剂的摩尔比及反应温度、溶液PH。如图2所示,在不同反应条件下生成不同形貌的纳米颗粒。化学还原法的优点在于实验设备要求低、产率高、能耗低、纳米颗粒的形貌大小调节方便,但该方法使用的某些化学试剂污染环境,不符合绿色化学的要求。
图2 在不同反应条件下生成不同形貌的纳米颗粒
生物还原法可以分为两类包括植物提取物还原法和菌类分泌物还原法。植物提取物还原法利用植物提取物其还原剂、稳定剂和包裹剂的作用,在多次提纯植物提取物后能够成功地制备纳米颗粒。菌类分泌物还原法指利用细菌或真菌的分泌物来还原金属离子生成所需的纳米颗粒。如图3所示,利用地衣杆菌制备银纳米颗粒。生物还原方法是目前制备纳米颗粒最环保的方法,同时该方法合成的纳米颗粒具有很好的生物兼容性,进一步拓展了纳米颗粒的后期应用,但与化学还原法相比,该方法产率较低且形貌控制存在一定难度。
