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(surfaceplasmon)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。
技术实现要素：
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。
本发明以溴化钾和氯化铁为助剂，采用“一锅法”合成了具有完美的圆形、光滑的表面和椭圆形的截面的银纳米环。该方法中，若单独加入氯化铁或溴化钾，均无法合成银纳米环，将分别生成银线和银颗粒。因此，本发明的创新之处在于将两者结合，可以很好的合成银纳米环。本发明详细研究反应过程中ag:pvp、助剂浓度、比例、温度、反应时间等参数条件对反应产物的影响，实现了对银纳米环的尺寸和产率的可控合成。得到的银纳米环环直径在3-20μm之间，环截面的线粗细在45-120nm之间。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1.本发明提供的制备工艺更简单，成本低廉。
2.制备的银纳米环纯度较高，无明显杂质，具有二次孪晶结构、椭圆形的截面和光滑的表面，环直径在4-17μm之间，环截面的线粗细在45-120nm之间。
3.本发明的银纳米环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。
附图说明
图1实施例1制备的银纳米环的扫描电子显微镜图。
图2实施例1制备的银纳米环的原子力显微镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的描述，本具体实施方式并非对其保护范围的限制。
实施例1
1.取氯化铁、溴化钾分别溶解于乙二醇中，制备成5mmol/l氯化铁有机溶液和15mmol/l溴化钾有机溶液；
2.称取0.3g硝酸银和0.315g聚乙烯吡咯烷酮于两口烧瓶中，加入乙二醇，搅拌溶解；
3.待硝酸银充分溶解后，依次加入250μl氯化铁有机溶液和300μl浓度为溴化钾有机溶液；
4.在氮气气氛下，以升温速率3℃/分钟升至135℃，在此温度下反应5小时，冷却至室温；
5.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。
实施例2
1.取氯化铁、溴化钾分别溶解于乙二醇中，制备成5mmol/l氯化铁有机溶液和15mmol/l溴化钾有机溶液；
2.称取0.2g硝酸银于两口烧瓶中，加入0.42g聚乙烯吡咯烷酮，加入乙二醇，搅拌溶解；
3.待硝酸银充分溶解后，依次加入200μl氯化铁有机溶液和300μl溴化钾有机溶液；
4.在氮气气氛下，以升温速率3℃/分钟升至125℃，在此温度下反应8小时，冷却至室温；
5.用丙酮将银环沉淀，收集的沉淀分散于乙醇溶液后将反应产物离心清洗，得到银纳米环溶液。
实施例3
1.取氯化铁、溴化钾分别溶解于乙二醇中，制备成5mmol/l氯化铁有机溶液和15mmol/l溴化钾有机溶液；
2.称取0.15g硝酸银于两口烧瓶中，加入0.42g聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇，搅拌；
3.硝酸银充分溶解后依次加入200μl氯化铁有机溶液和250μl溴化钾有机溶液；
4.在氮气气氛下，以升温速率3℃/分钟升至135℃，在此温度下反应6小时后结束反应，冷却至室温；
5.用丙酮将银环沉淀，收集的沉淀分散于乙醇溶液后将反应产物离心清洗，得到银纳米环溶液。
实施例4
1.取氯化铁、溴化钾分别溶解于乙二醇中，制备成5mmol/l氯化铁有机溶液和15mmol/l溴化钾有机溶液；
2.称取0.3g硝酸银于两口烧瓶中，加入0.63g聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇，搅拌；
3.硝酸银充分溶解后依次加入350μl氯化铁有机溶液和200μl溴化钾有机溶液；
4.在氮气气氛下，以升温速率3℃/分钟升至145℃，在此温度下反应2小时，冷却至室温；
5.用丙酮将银环沉淀，收集的沉淀分散于乙醇溶液后将反应产物离心清洗，得到银纳米环溶液。
实施例5
1.取氯化铁、溴化钾分别溶解于乙二醇中，制备成5mmol/l氯化铁有机溶液和15mmol/l溴化钾有机溶液；
2.称取0.4g硝酸银于两口烧瓶中，加入0.21g聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇，搅拌；
3.硝酸银充分溶解后依次加入400μl氯化铁有机溶液和100μl溴化钾有机溶液；
4.在氮气气氛下，以升温速率3℃/分钟升至155℃，在此温度下反应1小时后结束反应，冷却至室温；
5.用丙酮将银环沉淀，收集的沉淀分散于乙醇溶液后将反应产物离心清洗，得到银纳米环溶液。
以上所述，仅是本发明的较佳实施实例而已，并非对本发明的技术方案作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。