[发明专利]一种银纳米环的制备方法

说明书

本发明公开了一种银纳米环的制备方法。以多羟基液态有机物作为溶剂和还原剂，聚乙烯吡咯烷酮作为表面保护剂，同时加入氯化铁和溴化钾，在高温搅拌加热条件下，通过“一锅法”将硝酸银还原成银纳米环。该合成方法简单，反应产物通过离心清洗，得到银纳米环溶液；制备的银纳米环呈现圆形，表面光滑，环直径在4‑17μm之间，环截面的线粗细在45‑120nm之间。该材料可应用于光学纳米腔、纳米光电子器件、表面增强拉曼散射、催化等领域，直径和线径的进一步细化，有利于纳米银环在各应用领域发挥更明显的作用。

技术领域

本发明属于纳米材料制备领域，特别涉及一种银纳米环的制备方法。

背景技术

金属纳米材料，特别是贵金属金、银纳米晶体，以其独特的电子、光学性能、热导性能和催化性能而受到越来越多的关注，已被广泛应用于纳米光电子学、纳米等离子体设备、表面增强拉曼散射等领域。

银具有小的介电常数虚部和高的导电性，因此，银有着优良的光学和电子学性能。尺寸和形貌对这种性能的影响很大，如纳米银颗粒具有局部局域增强，而纳米银线则具有更小的表面等离激元(Surface plasmon)和电子传播损失。

因此，可控合成不同尺寸和形貌的银纳米结构受到了广泛的关注。通过多元醇法合成的纳米银线具有优异的形貌和高的晶体质量，表面等离激元可以在这种线状结构中传输更远的距离。与纳米线相比，金属纳米环独特之处在于具有高度可调的等离子体能力，这与这种金属的环状结构密切相关。目前，金、银纳米环的合成主要有光刻技术和模板法，然而这两种方法制备的银纳米环几何形貌和晶体质量均不佳。

专利CN102658373A公布了一种多元醇法合成纳米银环的方法，该方法以溴化钠为助剂，制备的银纳米环具有较好的环形结构，但同时伴有银纳米颗粒的生成，使得制备的纳米银环纯度较差，相应的光学和电子学性能也大大折扣；与此同时，该制备工艺相对复杂。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种银纳米环的制备方法。该方法采用工艺更简单的“一锅法”，原料无需采用滴加方式，制备的银纳米环纯度更高，表面光滑，具备优异的晶体结构。

本发明通过如下技术方案实现：

一种银纳米环的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将氯化铁、溴化钾分别溶于无水多羟基液态有机物中，制成氯化铁有机溶液和溴化钾有机溶液；

(2)称取硝酸银和聚乙烯吡咯烷酮加入到无水多羟基液态有机物中并搅拌，待硝酸银充分溶解后依次加入氯化铁有机溶液和溴化钾有机溶液；(3)在保护气体气氛下，对步骤(2)所得的溶液进行加热，加热反应结束后冷却至室温，待反应溶液变为土黄色时，用丙酮沉淀银线后分散于乙醇溶液，将产物离心洗涤，得到含有银纳米环的溶液。

优选的，步骤(1)所述溴化钾有机溶液的浓度为1～200mmol/L。

优选的，步骤(1)所述氯化铁有机溶液的浓度为1～200mmol/L。

优选的，步骤(2)中，硝酸银与聚乙烯吡咯烷酮单体、氯化铁和溴化钾的摩尔比为1000～3000：5～20：0.1～5：1～5。

优选的，步骤(2)所述聚乙烯吡咯烷酮的K值为30以上。

优选的，步骤(3)中，所述加热的条件为：在保护气体气氛下以升温速率1～5℃/分钟升至120～180℃，在此温度下加热1～10小时。

优选的，步骤(1)所述多羟基液态有机物为乙二醇和丙三醇中的一种或两种。

优选的，步骤(2)所述多羟基液态有机物为乙二醇和丙三醇中的一种或两种。

优选的，步骤(3)所述的保护气体为氮气或惰性气体。