一種超細(xì)銀納米線的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一維納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可用于柔性透明導(dǎo)電膜的超細(xì)銀納米線的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著各種顯示屏行業(yè)的迅猛發(fā)展以及對(duì)撓性電子設(shè)備的需求，人們對(duì)柔性透明導(dǎo)電材料提出了更高的要求，因此，尋找合適的導(dǎo)電材料，是目前柔性透明導(dǎo)電膜的熱點(diǎn)研宄內(nèi)容之一；其中，銀納米材料由于其獨(dú)特的光學(xué)、電磁學(xué)、力學(xué)性能，在眾多光電子器件、柔性電子器件中有著重要作用，特別是銀納米線除了具備銀優(yōu)異的導(dǎo)電性之外，還具有柔韌性好、能均勻成膜、加工制程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，被視為是最有可能代替?zhèn)鹘y(tǒng)ITO透明電極的材料，為實(shí)現(xiàn)柔性、可彎折LED顯示、觸摸屏等提供了可能，獲得了廣泛關(guān)注。
[0003]醇熱還原法是目前用于制備銀納米線的主要方法，申請(qǐng)?zhí)枮?01310491884.0的中國(guó)專利研宄報(bào)道了在多元醇中加入銀化合物和PVP制得高長(zhǎng)徑比銀納米線的方法，但反應(yīng)中需添加Ag作為晶種，所制備的納米線直徑為100 nm左右；申請(qǐng)?zhí)枮?01010281639.3的中國(guó)專利報(bào)道用MnCl2作為控制劑制備銀納米線的方法，但反應(yīng)過(guò)程需要通入惰性氣體保護(hù)，這無(wú)疑提高了制備成本，也使得工藝過(guò)程復(fù)雜化，且所制備的銀納米線直徑很難達(dá)到50 nm以下；中國(guó)專利201310302393.7報(bào)道了一種高長(zhǎng)寬比的銀納米線制備方法，采用一次性混合反應(yīng)物質(zhì)，并添加一定量鹵化物促進(jìn)反應(yīng)，得到平均長(zhǎng)度52 μπι，長(zhǎng)寬高比例大于400的銀納米線，但其直徑平均130nm，且反應(yīng)需要5~24小時(shí)的加熱過(guò)程。
[0004]銀納米線的物理化學(xué)性質(zhì)及潛在應(yīng)用主要依賴于其尺寸，美國(guó)陶氏化學(xué)公司的G.Khanarian 等(The optical and electrical properties of silver nanowire meshfilms, App1.Phys.2013, 114, 024302)通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算，報(bào)道了當(dāng)銀納米線的直徑〈50 nm，長(zhǎng)度>5 μ m時(shí)，所制備的導(dǎo)電膜具有優(yōu)異的性能，因此，超細(xì)銀納米線的制備，具有重大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)目前銀納米線制備過(guò)程中，工藝復(fù)雜，直徑難以控制等缺點(diǎn)，提供一種不需要添加晶種，實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單，條件溫和，環(huán)保高效的方法制備得到超細(xì)銀納米線。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種超細(xì)銀納米線的制備方法，采用如下技術(shù)方案:
(I)取乙二醇、金屬鹵化物混合均勻，得到混合液A ;將混合液A加熱回流。
[0007](2)分別配制一定濃度的AgNO3溶液和PVP溶液，將兩種溶液同時(shí)緩慢加入混合液A中，攪拌反應(yīng)。
[0008](3)反應(yīng)完全后的溶液經(jīng)過(guò)超聲振蕩、過(guò)濾洗滌，即得到超細(xì)銀納米線。
[0009]步驟(I)所述的回流溫度為140~180°C，回流時(shí)間為0.5~2h。
[0010]步驟(I)中金屬鹵化物為KBr，混合液A中KBr的摩爾體積濃度為0.00125-0.005mol/L0
[0011]步驟(2)中溶劑為乙二醇，PVP與AgNO3的摩爾比為1.5~4:1，AgNO 3的摩爾體積濃度為0.05-0.20 mol/L，PVP的摩爾體積濃度為0.15-0.6 mol/L，AgNOj^體積與混合液A的體積比為1:2~8 ; Ag離子還原成銀納米線是受濃度限制的，否則容易生成顆?；蜷L(zhǎng)徑比達(dá)不到目標(biāo)要求。
[0012]本發(fā)明一種超細(xì)銀納米線制備方法，步驟(2)所述的攪拌反應(yīng)溫度為140~180°C，反應(yīng)時(shí)間為1~4 ho
[0013]本發(fā)明一種超細(xì)銀納米線制備方法，步驟(2)所述的溶液加入速度均為0.2-0.5ml ,mi n 1O
[0014]本發(fā)明一種超細(xì)銀納米線制備方法，步驟(2)所述PVP其Mw~l，300, 000。
[0015]本發(fā)明一種超細(xì)銀納米線制備方法，步驟(3)所述洗滌方法為超聲震蕩后砂芯過(guò)濾清洗3次，清洗劑依次為去離子水、丙酮和乙醇或去離子水、丙酮
和乙醇與丙酮的任意比混合液。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是:
1、不需要額外添加晶種，原料廉價(jià)易得，操作簡(jiǎn)單。
[0017]2、利用KBr對(duì)Ag+的緩沖釋放作用，主要用來(lái)控制Ag離子還原成銀的速度，有利于銀線性生長(zhǎng)，顆粒少，并通過(guò)控制反應(yīng)溫度、時(shí)間和反應(yīng)物濃度等反應(yīng)條件調(diào)節(jié)納米線的直徑、長(zhǎng)度，洗滌后得到銀納米線的直徑為20~50 nm,長(zhǎng)度為5~20 μ m。
[0018]3、銀納米線分散性好，均勻度高，長(zhǎng)徑比大，具備優(yōu)異的透光性、導(dǎo)電性能及抗曲撓性能，在柔性透明導(dǎo)電膜中具有潛在應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是實(shí)施例1中銀納米線的X射線衍射圖。
[0020]圖2是實(shí)施例1中銀納米線的掃描電鏡圖。
[0021]圖3是實(shí)施例1中銀納米線的掃描電鏡圖。
[0022]圖4是實(shí)施例2中銀納米線的掃描電鏡圖。
[0023]圖5是實(shí)施例2中銀納米線的掃描電鏡圖。
[0024]圖6是實(shí)施例3中銀納米線的掃描電鏡圖。
[0025]圖7是對(duì)比例中銀納米線的掃描電鏡圖。
[0026]圖8是對(duì)比例中銀納米線的掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案及有益效果作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0028]實(shí)施例1
(I)取40 mL乙二醇、0.1 mmolKBr混合均勻，得到混合液A ;將混合液A倒入250 mL三口燒瓶中，在180 °C油浴磁力攪拌鍋上加熱回流0.5 ho
[0029](2)分別配制10 mL摩爾濃度為0.15 M的AgNO3S液和10 mL摩爾濃度為0.6M的PVP (Mw~l, 300, 000)溶液，將兩種溶液以0.2 mLmiiT1的速度同時(shí)加入混合液A中，在160°〇攪拌反應(yīng)2 ho
[0030](3)反應(yīng)完全后的溶液自然冷卻，依次用去離子水、丙酮、乙醇與丙酮的任意比混合液超聲震蕩后砂芯過(guò)濾清洗3次，即得到超細(xì)銀納米線。
[0031]圖1是實(shí)施例1制備的銅納米線的X射線衍射圖，由圖1可知，所制備的產(chǎn)品為純凈的面心立方結(jié)構(gòu)的金屬銀納米線。
[0032]圖2、圖3是實(shí)施例1制備的銀納米線的掃描電鏡圖，由圖2清晰可見(jiàn)納米線的平均直徑為40~50 nm，由圖3可知，納米線分散性好，均勻度高，其長(zhǎng)度為15~20 ym。
[0033]實(shí)施例2
(I)取40 mL乙二醇、0.1 mmolKBr混合均勻，得到混合液A ;將混合液A倒入250 mL三口燒瓶中，在170 °C油浴磁力攪拌鍋上加熱回流I h。
[0034](2)分別配制10 mL摩爾濃度為0.15 M的AgNO3溶液和10 mL摩爾濃度為0.45M的PVP (Mw~l, 300, 000)溶液，將兩種溶液以0.3 HiLmirT1的速度同時(shí)加入混合液A中，在180 °0攪拌反應(yīng)I h。
[0035](3)反應(yīng)完全后的溶液自然冷卻，依次用去離子水、丙酮、乙醇與丙酮的任意比混合液超聲震蕩后砂芯過(guò)濾清洗3次，即得到超細(xì)銀納米線。
[0036]圖4、圖5是實(shí)施例2制備的銀納米線的掃描電鏡圖，由圖4清晰可見(jiàn)納米線的平均直徑為30~40 nm，由圖5可看出，納米線分散性好，均勻度高，長(zhǎng)度為10~15 ym。
[0037]實(shí)施例3
(I)取40 mL乙二醇、0.2mmolKBr混合均勻，得到混合液A ;將混合液A倒入250 mL三口燒瓶中，在140 °C油浴磁力攪拌鍋上加熱回流2 ho
[0038](2)分別配制20 mL摩爾濃度為0.05 M的AgNO3溶液和20 mL摩爾濃度為0.15M的PVP (Mw~l, 300, 000)溶液，將兩種溶液以0.5 HiLmirT1的速度同時(shí)加入混合液A中，在170 °0攪拌反應(yīng)2 ho
[0039](3)反應(yīng)完全后的溶液自然冷卻，依次用去離子水、丙酮、乙醇溶液超聲震蕩后砂芯過(guò)濾清洗3次，即得到超細(xì)銀納米線。
[0040]圖6是實(shí)施例3制備的銀納米線的掃描電鏡圖，由圖6可見(jiàn)，其平均直徑為20~30nm，長(zhǎng)度為 5~10 μπι。
[0041]實(shí)施例4
(I)取40 mL乙二醇、0.05 mmolKBr混合均勻，得到混合液A ;將混合液A倒入250 mL三口燒瓶中，在160 °C油浴磁力攪拌鍋上加熱回流I h。
[0042](2)分別配制5 mL摩爾濃度為0.2 M的AgNO3溶液和5 mL摩爾濃度為0.3 M的PVP (Mw~l, 300, 000)溶液，將兩種溶液以0.2 mLmiiT1的速度同時(shí)加入混合液A中，在140°〇攪拌反應(yīng)4 ho
[0043](3)反應(yīng)完全后的溶液自然冷卻，依次用去離子水、丙酮、乙醇溶液超聲震蕩后砂芯過(guò)濾清洗3次，即得到超細(xì)銀納米線，其平均直徑為40~50 nm,長(zhǎng)度約15~20 μ m。
[0044]對(duì)比例:
為了體現(xiàn)KBr作為緩釋劑的作用，本對(duì)比例不添加KBr，采用同樣的方法制備了銀納米線，具體如下:
(I)取40 mL乙二醇倒入250 mL三口燒瓶中，在180 °C油浴磁力攪拌鍋上加熱回流Ih0
[0045](2)分別配制10 mL摩爾濃度為0.2 M的AgNO3溶液和10 mL摩爾濃度為0.3 M的PVP (Mw~l, 300, 000)溶液，將兩種溶液以0.2 mLmiiT1的速度同時(shí)加入乙二醇溶液中，在140 °0攪拌反應(yīng)4 ho
[0046](3)反應(yīng)完全后的溶液自然冷卻，依次用去離子水、丙酮、乙醇溶液超聲震蕩后砂芯過(guò)濾清洗3次，即得到銀納米線。
[0047]圖7、圖8是對(duì)比例制備的銀納米線的掃描電鏡圖。由圖7、圖8可見(jiàn)，其平均直徑為100 nm左右，長(zhǎng)度為15~20 μπι。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超細(xì)銀納米線的制備方法，其特征在于步驟如下: (1)取乙二醇、金屬鹵化物混合均勻，得到混合液A;將混合液A加熱回流； (2)分別配制一定濃度的AgNO3溶液和PVP溶液，將兩種溶液同時(shí)緩慢加入混合液A中，攪拌反應(yīng)； (3)反應(yīng)完全后的溶液經(jīng)過(guò)超聲振蕩、過(guò)濾洗滌，即得到超細(xì)銀納米線。
2.如權(quán)利要求1所述的一種超細(xì)銀納米線的制備方法，其特征在于:步驟(I)所述的回流溫度為140~180°C，回流時(shí)間為0.5~2h。
3.如權(quán)利要求1所述的一種超細(xì)銀納米線的制備方法，其特征在于步驟(I)中金屬鹵化物為KBr，混合液A中KBr的摩爾體積濃度為0.00125-0.005 mol/L。
4.如權(quán)利要求1所述的一種超細(xì)銀納米線的制備方法，其特征在于:步驟(2)中溶劑為乙二醇，PVP與AgNO3的摩爾比為1.5-4:I, AgNO 3的摩爾體積濃度為0.05-0.20 mol/L,PVP的摩爾體積濃度為0.15-0.6 mol/L，AgNOj^體積與混合液A的體積比為1:2~8 ； Ag離子還原成銀納米線是受濃度限制的，否則容易生成顆?；蜷L(zhǎng)徑比達(dá)不到目標(biāo)要求。
5.如權(quán)利要求1所述的一種超細(xì)銀納米線的制備方法，其特征在于:步驟(2)所述的攪拌反應(yīng)溫度為140~180 °C，反應(yīng)時(shí)間為1~4 ho
6.如權(quán)利要求1所述的一種超細(xì)銀納米線的制備方法，其特征在于:步驟(2)所述的溶液加入速度均為0.2-0.5 mLmirT1。
7.如權(quán)利要求1所述的一種超細(xì)銀納米線的制備方法，其特征在于:步驟(2)所述PVP其 Mw?1，300, OOOo
8.如權(quán)利要求1所述的一種超細(xì)銀納米線的制備方法，其特征在于:步驟(3)所述洗滌方法為超聲震蕩后砂芯過(guò)濾清洗3次，清洗劑依次為去離子水、丙酮和乙醇或去離子水、丙酮和乙醇與丙酮的任意比混合液。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一維納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可用于柔性透明導(dǎo)電膜的超細(xì)銀納米線的制備方法。以乙二醇和硝酸銀為原料，通過(guò)添加金屬鹵化物和控制加料速度和反應(yīng)溫度，即可獲得分散性好、平均直徑20~50nm，長(zhǎng)度為5~20 μm的超細(xì)銀納米線。本發(fā)明不需要添加晶種，實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單，條件溫和，環(huán)保高效，所合成的銀納米線分散性好，均勻度高，長(zhǎng)徑比大，在柔性透明導(dǎo)電膜中具有潛在應(yīng)用前景。
【IPC分類】B82Y30-00, B82Y40-00, B22F9-24
【公開(kāi)號(hào)】CN104759634
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510095360
【發(fā)明人】沈湘黔, 李旻, 景茂祥, 陳翠玉
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年3月4日