CN110976909A - 一种环状纳米银及其制备方法和应用 - Google Patents

一种环状纳米银及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环状纳米银的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将卤化钾、卤化钠、聚乙烯吡咯烷酮和多元醇混合搅拌均匀，得溶液A，溶液A在40‑100℃保温0.1‑5h后自然冷却至室温；将硝酸银与乙二醇在0‑50℃下搅拌混合0.1‑5h，得溶液B；溶液A和溶液B混合均匀得混合溶液，混合溶液在空气气氛或惰性气氛下，120‑200℃反应0.2‑20h，得环状纳米银母液；纯化得环状纳米银。该制备方法步骤简单产率高，适合大规模工业生产，且制备的环状纳米银结构规则。

Description

一种环状纳米银及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及金属纳米材料技术领域，特别是涉及一种环状纳米银及其制备方法和应用。
背景技术
金属纳米材料因其具有很高的表面能和化学活性而显示出独特的热、电、光、声、磁、力学性能和催化性能，在航空，化工，国防，医药等领域具有巨大的应用前景。
纳米金属银是纳米复合材科领域中非常活跃的研究课题之一，通常研究的领域集中在银颗粒，银片，银线，银棒等形貌的银材料，近年来，环状纳米银因具有独特的物理、化学性能以及在光、电、催化和存储等领域具有重要潜在应用价值而倍受人们的关注。、
环状纳米银结构发展的关键在于其制备，但是目前的制备方法或者实验条件苛刻，或者操作复杂，或者需要昂贵的仪器。
专利CN 108927529A公布了一种多采用氯化钾，溴化钾为助剂，用乙二醇为还原剂，采用不同分子质量的聚乙烯吡咯烷酮为包覆剂，制备环状纳米银的方法，虽然该方法能制备出环状纳米银，但制备的环状纳米银表面粗糙，环状结构不规则。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中环状纳米银制备方法制备的环状纳米银表面粗糙，环状结构不规则的缺陷，而提供一种环状纳米银的制备方法。
本发明的另一方面是提供应用上述制备方法制备的环状纳米银。
本发明的另一方面是上述环状纳米银在金属纳米材料中的应用。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种环状纳米银的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将卤化钾、卤化钠、聚乙烯吡咯烷酮和第一多元醇混合搅拌均匀，得溶液A，所述溶液A在40-100℃保温0.1-5h后自然冷却至室温；
步骤2：将硝酸银与第二多元醇在0-50℃下搅拌混合0.1-5h，得溶液B；
步骤3：将步骤1所得溶液A和步骤2所得溶液B混合均匀得混合溶液，所述混合溶液在空气气氛或惰性气氛下，120-200℃反应0.2-20h，得环状纳米银母液；
步骤4：步骤3所得环状纳米银母液经沉降，离心，洗涤后得环状纳米银。
在上述技术方案中，在步骤1中，所述卤化钾、卤化钠、聚乙烯吡咯烷酮和多元醇的摩尔比为(1-5)：(1-5)：(50-500)：(10000-50000)。
在上述技术方案中，在步骤1中，所述卤化钾为氯化钾和溴化钾中的一种或任意比例的混合；所述卤化钠为氯化钠和溴化钠中的一种或任意比例的混合；所述聚乙烯吡咯烷酮为K30(相对分子质量54000)，K60(相对分子质量360000)，K90(相对分子质量1300000)中的一种或任意比例的混合；所述第一多元醇为乙二醇和二乙二醇中的一种或任意比例的混合。
在上述技术方案中，在步骤2中，所述第二多元醇为乙二醇和二乙二醇中的一种或任意比例的混合，硝酸银与所述第二多元醇的质量比为1：(5-50)。
在上述技术方案中，在步骤3中，所述溶液A和溶液B的质量比为(1-50)：1。
在上述技术方案中，在步骤3中，所述惰性气氛为氮气和氩气中的一种或任意比例的混合。
在上述技术方案中，在步骤4中，所述沉降的过程中，沉降溶剂为丙酮或二氧六环；所述离心的过程中，离心转速为500-5000r/min。
在上述技术方案中，在步骤4中，所述洗涤的过程中，洗涤溶剂为乙醇或去离子水；洗涤方法为，以500-5000r/min转速离心后去掉上清液。
本发明的另一个目的，应用上述制备方法制备的环状纳米银，所述环状纳米银的直径为8-20μm，优选10-17μm。
本发明的另一个目的，上述环状纳米银在金属纳米材料中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明提供的环状纳米银的制备方法，工艺简单，生产成本低、操作简单，可大面积制备银纳米环，适合大规模生产。
2.本发明提供的环状纳米银，直径在8-20μm，且形状规则，基本为正圆。
附图说明
图1所示为实施例1所得环状纳米银的扫描电镜图；
图2所示为图1的局部放大图；
图3所示为图1的环状纳米银直径统计图；
图4所示为实施例4所得环状纳米银的扫描电镜图；
图5所示为图4的直径统计图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下实施例中所用试剂的纯度和厂家信息如下表所示：
Figure BDA0002350554930000031
实施例1
一种环状纳米银的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将0.038mmol溴化钾、0.081mmol氯化钠、5.29mmol聚乙烯吡咯烷酮(K90)和1.62×103mmol乙二醇混合于三口烧瓶内搅拌均匀，得溶液A，所述溶液A在50℃氩气保护下保温1h后自然冷却至室温；
步骤2：将0.45g，2.65mmol硝酸银与5.0g，180mmol乙二醇在20℃下搅拌混合0.5h，得溶液B；
步骤3：将步骤1所得溶液A90g和步骤2所得溶液B10g混合均匀得混合溶液，所述混合溶液在氩气气氛下，160℃反应4h，得环状纳米银母液；
步骤4：步骤3所得环状纳米银母液用丙酮沉降后，所得沉淀粗品重新分散于丙酮中并以500r/min的转速离心得沉淀，所述沉淀加入乙醇作为洗涤溶剂并混合均匀，然后以500r/min转速离心后去掉上清液，得环状纳米银。
图1所示为所得环状纳米银的扫描电镜图，图2所示为图1的局部放大图，图3所示为图1的环状纳米银直径统计图；
从图2和图3中可以看出，第一个环状纳米银的横向直径L1为10.83μm和纵向直径L2为10.83μm；第二个环状纳米银的横向直径L3为16.63μm和纵向直径L4为14.80μm；第三个环状纳米银的横向直径L5为12.99μm和纵向直径L6为12.69μm；环状纳米银的横向直径和纵向直径相差较小，基本为正圆形。从图3中可以看出，环状纳米银的的直径范围为10-17μm。
实施例2
一种环状纳米银的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将0.0923mmol溴化钠、0.122mmol氯化钾、4.61mmol聚乙烯吡咯烷酮(K60和K90各2.25mmol)和1.62×103mmol乙二醇混合于三口烧瓶内搅拌均匀，得溶液A，所述溶液A在50℃氩气保护下保温1h后自然冷却至室温；
步骤2：将0.45g，2.65mmol硝酸银与5.0g，180mmol乙二醇在20℃下搅拌混合0.5h，得溶液B；
步骤3：将步骤1所得溶液A90g和步骤2所得溶液B10g混合均匀得混合溶液，所述混合溶液在氩气气氛下，150℃反应6h，得环状纳米银母液；
步骤4：步骤3所得环状纳米银母液用丙酮沉降后以1000r/min的转速离心得沉淀，所述沉淀加入去离子水作为洗涤溶剂并混合均匀，然后以1000r/min转速离心后去掉上清液，得环状纳米银。
所得环状纳米银的的直径范围为8-12μm。
实施例3
一种环状纳米银的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将0.0189mmol溴化钾、0.0292mmol溴化钠、0.0349mmol氯化钠、0.0537mmol氯化钾、6.62mmol聚乙烯吡咯烷酮(K90)和948mmol二乙二醇混合于三口烧瓶内搅拌均匀，得溶液A，所述溶液A在40℃空气气氛下保温1h后自然冷却至室温；
步骤2：将2.65mmol硝酸银、105mmol二乙二醇在20℃下搅拌混合0.5h，得溶液B；
步骤3：将步骤1所得溶液A 90g和步骤2所得溶液B10g混合均匀得混合溶液，所述混合溶液在氩气气氛下，170℃反应3h，得环状纳米银母液；
步骤4：步骤3所得环状纳米银母液用丙酮沉降后以5000r/min的转速离心得沉淀，所述沉淀加入去离子水作为洗涤溶剂并混合均匀，然后以5000r/min转速离心后去掉上清液，得环状纳米银。
所得环状纳米银的的直径范围为12-20μm。
实施例4
一种环状纳米银的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将0.382mmol溴化钾、0.813mmol氯化钠、52.9mmol聚乙烯吡咯烷酮(K30和K90各2.94g)和9.48×103mmol二乙二醇混合于三口烧瓶内搅拌均匀，得溶液A，所述溶液A在40℃空气气氛下保温1h后自然冷却至室温；
步骤2：将4.5g，26.5mmol硝酸银、50g，1.05×103mmol二乙二醇在20℃下搅拌混合0.5h，得溶液B；
步骤3：将步骤1所得溶液A 900g和步骤2所得溶液B100g混合均匀得混合溶液，所述混合溶液在空气气氛下，160℃反应4h，得环状纳米银母液；
步骤4：步骤3所得环状纳米银母液用丙酮沉降后以5000r/min的转速离心得沉淀，所述沉淀加入去离子水作为洗涤溶剂并混合均匀，然后以5000r/min转速离心后去掉上清液，得环状纳米银。
图4所示为所得环状纳米银的扫描电镜图，图5所示为图4的环状纳米银直径统计图；
从图4和图5中可以看出，环状纳米银的横向直径L1为14.00μm和纵向直径L2为14.14μm，环状纳米银的横向直径和纵向直径相差较小，基本为正圆形。
依照本发明内容进行工艺参数调整，均可制备本发明的环状纳米银，并表现出与实施例1基本一致的性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种环状纳米银的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将卤化钾、卤化钠、聚乙烯吡咯烷酮和第一多元醇混合得溶液A，所述溶液A在40-100℃保温0.1-5h后自然冷却至室温；
步骤2：将硝酸银与第二多元醇在0-50℃下搅拌混合0.1-5h，得溶液B；
步骤3：将步骤1所得溶液A和步骤2所得溶液B混合均匀得混合溶液，所述混合溶液在空气气氛或惰性气氛下，120-200℃反应0.2-20h，得环状纳米银母液；
步骤4：步骤3所得环状纳米银母液经沉降，离心，洗涤后得环状纳米银。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤1中，所述卤化钾、卤化钠、聚乙烯吡咯烷酮和多元醇的摩尔比为(1-5)：(1-5)：(50-500)：(10000-50000)。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤1中，所述卤化钾为氯化钾和溴化钾中的一种或任意比例的混合；所述卤化钠为氯化钠和溴化钠中的一种或任意比例的混合；所述聚乙烯吡咯烷酮为K30、K60和K90中的一种或任意比例的混合；所述第一多元醇为乙二醇和二乙二醇中的一种或任意比例的混合。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤2中，所述第二多元醇为乙二醇和二乙二醇中的一种或任意比例的混合，硝酸银与第二多元醇的质量比为1：(5-50)。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤3中，所述溶液A和溶液B的质量比为(1-50)：1。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤3中，所述惰性气氛为氮气和氩气中的一种或任意比例的混合。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤4中，所述沉降的过程中，沉降溶剂为丙酮或二氧六环；所述离心的过程中，离心转速为500-5000r/min。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤4中，所述洗涤的过程中，洗涤溶剂为乙醇或去离子水；洗涤方法为，以500-5000r/min转速离心后去掉上清液。
9.应用权利要求1-8任一项所述的制备方法制备的环状纳米银，其特征在于，所述环状纳米银的直径为8-20μm，优选10-17μm。
10.如权利要求9所述的环状纳米银在金属纳米材料中的应用。
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