一种银纳米立方体的制备方法

本发明属于纳米功能材料，具体涉及一种银纳米立方体的制备方法。

背景技术：

1、金属银作为一种产量丰富、化学稳定性好的助催化剂，因其形貌在纳米尺度上的可操纵性，被广泛应用于光催化、电催化、传感器等材料领域。相比于ag的球形纳米颗粒，银纳米线、银纳米三角形、银纳米立方体、银纳米八面体等形貌相继出现并受到了广泛研究。其中纳米立方体因其棱角尖锐，所带来的边缘效应能为催化反应提供更多的表面反应活性位点、更好的光吸收特性以及更高效的电子传输性质。其大的比表面积和短的传质距离使其不仅能作为表面增强拉曼基底、作为局域表面等离子体的热电子发射源以促进光催化反应，还能作为模板剂以合成其他立方结构形貌的金属颗粒。

2、目前，已经有多种方法可以制备银纳米立方体，包括多羟基还原法、水热合成法、光化学法、微波辐射法和气相沉积法等。现有技术中采用多元醇法，以乙二醇为还原剂、pvp为稳定剂，还原agno3，得到了边长为80～100nm的银纳米立方体。现有技术中还使用多元醇法，在160℃下反应45分钟后得到银纳米线和纳米立方体的混合物。但是上述方法存在一些缺点，例如粒径控制不均、产率低和缺乏重复性等。研究人员通过乙二醇为溶剂、pvp为表面活性剂，并以agno3为银源、盐酸为辅助剂，通过控制反应时间，纳米银边缘平均长度尺寸为30-130nm，但制备的ag立方体尺寸分布较宽。

3、因此，研发高效率和高质量合成银纳米立方体的方法仍然是研究的关注重点。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的缺点，本发明提供一种银纳米立方体的制备方法。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种银纳米立方体的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)分别配置盐酸、硝酸银、pvp的乙二醇溶液；

5、(2)将乙二醇加入开放的玻璃容器中在140-160℃下进行油浴，然后1小时后加入盐酸的乙二醇溶液，10分钟后加入硝酸银的乙二醇溶液和pvp的乙二醇溶液反应，最后冷却得到混合溶液；

6、(3)将混合溶液依次使用丙酮、乙醇离心清洗，最终得到平均尺寸为50nm或90nm的纳米银立方体；

7、得到平均尺寸为90nm的纳米银立方体时，所述步骤(2)中，加入硝酸银的乙二醇溶液和pvp的乙二醇溶液反应20小时后，密封玻璃容器反应10小时，然后关闭油浴加热，使油浴冷却至40℃以下得到混合溶液；

8、得到平均尺寸为50nm的纳米银立方体时，所述步骤(2)中，加入硝酸银的乙二醇溶液和pvp的乙二醇溶液反应10小时，关闭油浴加热，待油浴温度低至50℃，继续升温至140-160℃，密封玻璃容器反应20小时，然后关闭油浴加热，使油浴冷却至40℃以下得到混合溶液。

9、作为本发明的优选实施方案，所述步骤(1)中，盐酸的乙二醇溶液中盐酸的浓度为0.003mol/l，硝酸银的乙二醇溶液中硝酸银的浓度为0.1mol/l，pvp的乙二醇溶液中pvp的浓度为0.15mol/l。

10、所述agno3溶液与pvp溶液的浓度并不是一成不变的，只需要agno3与pvp的摩尔比等于0.67即可。发明人按照实际需要在满足agno3与pvp的摩尔比等于0.67的基础上，调节agno3的用量，同时提高初始乙二醇与盐酸溶液的用量，以提高ag纳米立方体的产量。

11、pvp的相对分子质量以单元分子量计算，进而计算硝酸银与pvp的摩尔比，pvp为聚乙烯吡咯烷酮。

12、作为本发明的优选实施方案，所述步骤(2)中，盐酸、硝酸银和pvp的摩尔比为0.001：0.1：0.15。

13、作为本发明的优选实施方案，所述步骤(2)中，乙二醇与盐酸的乙二醇溶液的体积比为5：1。

14、作为本发明的优选实施方案，所述步骤(2)中，pvp的平均分子量为55000或58000。

15、作为本发明的优选实施方案，所述步骤(2)中，油浴反应过程中油浴锅的转速为360rpm。

16、作为本发明的优选实施方案，所述步骤(2)中，使用注射的方式同时加入硝酸银的乙二醇溶液和pvp的乙二醇溶液，注射的加入速度为45ml/h。

17、作为本发明的优选实施方案，所述步骤(3)中，依次使用丙酮、乙醇离心清洗具体包括：使用丙酮清洗2次，且在每次清洗时，超声搅拌5分钟；随后使用乙醇清洗3次以上。

18、作为本发明的优选实施方案，所述步骤(3)中，离心清洗的转速为9000～11000转/分钟，时间为10～15分钟。

19、最终得到平均尺寸为50nm或90nm的纳米银立方体使用乙醇分散保存。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明以乙二醇为溶剂和还原剂、pvp为表面活性剂，并以agno3为银源、盐酸为辅助剂，用原位生成的hno3刻蚀ag种子，通过二阶段加热的反应方式得到平均尺寸为50nm的ag纳米立方体，通过调节反应的密闭环境克服水和氧气对形貌和尺寸的影响得到平均尺寸为90nm的ag纳米立方体，本发明得到的ag纳米立方体棱角尖锐，具有高重复性和高产率，并且形貌均一，尺寸分布范围窄，粒径单分散性好。

技术特征：

1.一种银纳米立方体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.权利要求1所述银纳米立方体的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，盐酸的乙二醇溶液中盐酸的浓度为0.003mol/l，硝酸银的乙二醇溶液中硝酸银的浓度为0.1mol/l，pvp的乙二醇溶液中pvp的浓度为0.15mol/l。

3.如权利要求1所述银纳米立方体的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，盐酸、硝酸银和pvp的摩尔比为0.001：0.1：0.15。

4.如权利要求1所述银纳米立方体的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，乙二醇与盐酸的乙二醇溶液的体积比为5：1。

5.如权利要求1所述银纳米立方体的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，pvp的平均分子量为55000或58000。

6.如权利要求1所述银纳米立方体的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，油浴反应过程中油浴锅的转速为360rpm。

7.如权利要求1所述银纳米立方体的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，使用注射的方式同时加入硝酸银的乙二醇溶液和pvp的乙二醇溶液，注射的加入速度为45ml/h。

8.如权利要求1所述银纳米立方体的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，依次使用丙酮、乙醇离心清洗具体包括：使用丙酮清洗2次，且在每次清洗时，超声搅拌5分钟；随后使用乙醇清洗3次以上。

9.权利要求8所述银纳米立方体的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，离心清洗的转速为9000～11000转/分钟，时间为10～15分钟。

技术总结本发明公开一种银纳米立方体的制备方法，属于纳米功能材料技术领域。本发明以乙二醇为溶剂和还原剂、PVP为表面活性剂，并以AgNO<subgt;3</subgt;为银源、盐酸为辅助剂，用原位生成的HNO<subgt;3</subgt;刻蚀Ag种子，通过二阶段油浴加热的反应方式得到平均尺寸为50nm的Ag纳米立方体，通过调节油浴反应的密闭环境得到平均尺寸为90nm的Ag纳米立方体，得到的Ag纳米立方体棱角尖锐，具有高重复性和高产率，并且形貌均一，尺寸小，且尺寸分布范围窄，粒径单分散性好。技术研发人员：谭红琳,郑佳成,邓玉龙,陈文婷,江小弟,王旭,王梓辰,邓成辽受保护的技术使用者：昆明理工大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1