rlnt. 纳米技术的研究信 1687-6857 1687-6849. 印度发布公司 756843. 10.1155 / 2008/756843 756843. 研究信 硝酸铵对纳米粒径减少的影响 平面图 Kalyana C. 1 邓 曙光 1 岩 大卫啊 1 古普塔 RAM B. 1 化学工程系 新墨西哥州州立大学 P.O.框30001 MSC 3805. 拉斯克斯 NM 88003. 美国 nmsu.edu. 2008年 30. 03. 2008年 2008年 13. 01. 2008年 03. 03. 2008年 2008年 版权©2008 这是在Creative Commons归因许可下分发的开放式访问文章，其允许在任何介质中不受限制地使用，分发和再现，只要正确引用了原始工作。

在喷雾溶液中加入硝酸铵作为发泡剂，以减小喷雾热解过程中合成的纳米颗粒的粒径。硝酸铵能有效地打破气溶胶液滴的大小，产生直径约为一个数量级(从200到20纳米)的纳米颗粒，比饲料溶液中没有硝酸铵时产生的纳米颗粒小。该技术使金属纳米颗粒的粒径控制在20 nm以下成为可能。

 1.介绍

在合成期间，纳米颗粒直径在10-20nm的范围内的尺寸控制仍然是当前相关性的技术挑战。喷雾热解用于合成银纳米粒子从银硝酸银水溶液[ 1］．为了获得所需的粒度，浓度在范围内 10. - 7.  M of the feed solution was necessary. This will be problematic for the synthesis of commercial quantities of nanoparticles; the production rate of nanoparticles will be extremely low. It was observed that it becomes difficult to further reduce particle size by reducing concentration when the subnanometer range is approached. There is a need for a high-rate process that produces a particle size below 5 nm [ 2］．在这篇文章中，介绍了在中等原料前驱体浓度下的小纳米颗粒的生产。

文献中描述了各种粒子还原技术[ 3.- 9.］．已经采用了几种机制和方法来研究氨对粒径的影响。Arriagada和Osseo-Asare [ 3.]观察到氨的存在降低了微乳液和最终粒度的尺寸。应用氨以合成颗粒尺寸为8nm的纳米晶铝氮化物粉末[ 4.］．Borgna等人[ 5.[在进料流中引入氨气，观察到窄粒度分布。氨气也用于合成细金属锡颗粒[ 6.当氨气流量增加时，发现粒度减小的情况下，粒径降低。托马斯[ 7.]使用氨催化水解，并观察到粒度显着影响。Park等人完成的研究。[ 8.[氨的浓度是影响二氧化硅纳米颗粒的粒径的参数之一。

在喷雾热解中使用氨在文献中观察到很少。在该研究中，在液滴的水相中产生氨以减少气溶胶尺寸，从而在进料溶液中使用中度至高前体浓度的粒度产生较小的粒度。

 2.实验

通过喷雾热解产生纳米颗粒，水性进料溶液产生，该饲料溶液从滴定物中饲喂到雾化器中。将雾化喷雾排出到保持温度下保持的反应室。实验装置和操作程序的详细说明可以在我们之前的工作中找到[ 1］．使用硝酸铵（ 2.5 × 10. - 4.  M) to the precursor feed solutions. Samples of metallic nanoparticles were collected on separate quartz plates at the bottom of the reactor kept perpendicular to the process flow path. Particle sizes of a sample were manually counted from the images obtained from TEM with a JEOL 200CX or SEM using a Hitachi S-3200 N. Samples to be analyzed by TEM were collected on 200-mesh nickel grids with formvar coating.

 3。结果与讨论 3.1。银

纳米粒子样品在原料溶液中与硝酸铵中的硝酸铵产生三组实验条件。桌子 1比较过程进料溶液中硝酸铵产生的银纳米粒子的尺寸。当存在硝酸铵时，观察到平均粒度的降低。数字 1显示了饲料溶液中不含硝酸铵的纳米银粒子的SEM和TEM图像。在同一溶液原料中加入硝酸铵，平均粒径由302 nm降至16 nm。在以前的研究中已经描述了氨存在时的这种颗粒还原[ 3.- 6.］．在这项工作中，假设氨气的产生导致气溶胶液滴的物理破坏，并可能影响水的表面张力。这可以看作是由化学反应(硝酸铵的分解)引起的快速相转变，在现有液相中引起剧烈的传质效应。热解过程中形成的氨气大大减小了气溶胶液滴的尺寸，导致纳米颗粒尺寸更小。

平均银粒径与硝酸铵的平均银粒度的比较。

实验条件 结果
没有n H 4. N O. 3. N H 4. N O. 3.
浓度（n） 权力（w） 温度 （°C） 尺寸（nm） 尺寸（nm）
10. - 1 8. 800 294. 14.
10. - 1 8. 700 301. 17.
10. - 1 4. 800 310. 19.

在硝酸铵的不存在（a）和存在（b）中产生的银纳米粒子的尺寸比较。图像（a）呈现银纳米粒子（301nm）的SEM图像，不含硝酸铵;图像（b）是用硝酸铵存在的纳米颗粒（17nm）的TEM图像。这两个实验都在运行 10. - 1  M (precursor concentration), 700°C（工作温度）和8 W（雾化器电源）。

 3.2。Ruthenium和镍

实验使用其他金属氯化系统，如钌和镍，来合成这些金属的金属纳米颗粒。在这些饲料溶液中又使用了硝酸铵。桌子 2将由氯化钌合成的钌纳米粒子的结果与进料溶液中存在的硝酸铵合成。SEM和TEM图像如图所示 2用于钌纳米颗粒获得并用于确定颗粒的平均直径。预期硝酸铵的效果降低粒度，因此采用高进料溶液浓度，而雾化器功率和反应器温度在操作范围内保持下限。这提供了在最佳反应器条件下操作实验的灵活性。从更高的饲料溶液浓度合成较大平均尺寸的纳米颗粒;然而，通过相对单分散的尺寸分布获得的平均粒度小于50nm。对于小于20nm直径的颗粒，观察到类似的分布。平均粒度也可能取决于溶液的密度，这与溶液的性质变化，尽管预期这种效果将是未成年的。

氯化钌与硝酸铵合成纳米钌的实验结果。

实验条件 结果
没有n H 4. N O. 3. N H 4. N O. 3.
浓度（n） 权力（w） 温度 （°C） 尺寸（nm） 尺寸（nm）
10. - 2 5. 700 350. 31.
10. - 4. 5. 700 310. 10.

在硝酸铵的不存在（a）和存在（b）中产生的钌纳米粒子的尺寸比较。图像（a）是在没有硝酸铵的不含铵的钌纳米粒子（310nm）的SEM;虽然图像（b）是用硝酸铵存在的钌纳米颗粒（10nm）的Tem。这两个实验都在运行 10. - 4.  M (precursor concentration), 700°C(工作温度)和5 W(雾化器功率)。

桌子 3.展示从进料溶液中存在的硝酸铵合成的镍纳米粒子的结果。类似于银和镍纳米粒子，也可以获得镍纳米颗粒的SEM和TEM图像，如图所示 3.．操作条件与使用氯化钌进行的实验相似。金属盐的性质对其分布和平均粒径的影响最小。从平均粒径分布上可以看出，氯化钌和氯化镍盐具有相似的结果。这项工作的另一个重要发现是，平均纳米颗粒的大小随着前驱体浓度的降低而减小。有硝酸铵和没有硝酸铵时，饲料溶液浓度都有影响。这一点从表中可以明显看出 2当前驱体浓度降低时，钌纳米粒子的粒径从350 nm减小到310 nm(无硝酸铵)，从31 nm减小到10 nm(有硝酸铵) 10. - 2  M to 10. - 4.  M. Table 3.显示了镍纳米粒子的类似趋势。对我们之前的作品讨论了对前体浓度对粒径的影响[ 1］．操作参数和硝酸铵在原料中的效果是确定尺寸分布的主要因素。用氨硝酸盐获得的银，钌和镍颗粒的粒度分布如图所示 4.．如该图所示，向进料溶液中添加氨硝酸盐不仅降低了平均粒径，而且还使纳米颗粒更均匀地分散。

硝酸铵从氯化镍合成的镍纳米粒子的实验结果。

实验条件 结果
没有n H 4. N O. 3. N H 4. N O. 3.
浓度（n） 权力（w） 温度 （°C） 尺寸（nm） 尺寸（nm）
10. - 2 5. 700 290. 24.
10. - 4. 5. 700 246. 9.

在硝酸铵的不存在（a）和存在（b）中产生的镍纳米粒子的尺寸比较。图像（a）是没有硝酸铵的镍纳米颗粒（246nm）的SEM图像，而图像（​​b）是用硝酸铵制备的镍纳米颗粒（9nm）的粒度分布的TEM图像。这两个实验都经营 10. - 4.  M (precursor concentration), 700°C（工作温度）和5 W（雾化器电源）。

本研究中创建的纳米颗粒的粒度分布（PSD）。图像（a），（b）和（c）分别在不存在硝酸铵的情况下分别介绍银，钌和镍纳米粒子的PSD;虽然（d），（e）和（f）是银，钌和镍纳米粒子的PSD，分别在硝酸铵存在下。

 4。结论

实验证明了在前驱体溶液中加入硝酸铵作为发泡剂以减小喷雾热解过程中合成的纳米颗粒尺寸的可行性。在喷雾原料溶液中加入硝酸铵后，喷雾热解法制备的银、钌、镍纳米颗粒的平均粒径由200 ~ 300 nm降至10 ~ 20 nm。认为硝酸铵分解产生的氨气大大减小了气溶胶液滴的大小和金属纳米颗粒的最终尺寸。

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