[发明专利]一种pH值调节的溶剂热法制备高长径比纳米银线的方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米银线材料制备领域，特指一种制备高长径比纳米银线的方法：pH值调节的溶剂热法。

背景技术

金属纳米材料作为纳米材料研究的一个重要分支，以贵金属金、银、铜为代表，其中纳米银因为其广阔的应用前景而得到最多的关注。由于纳米银具有很稳定的物理和化学性质，在电子、光学、抗菌和催化等方面具有十分优异的性能，可广泛应用于催化剂材料、电池电极材料、光学材料、抗菌材料、涂料等。例如，纳米银有高的导电性和导热性，使其可作为导电胶的导电填料，在获得较好的导电性能的基础上，能够大大降低导电填料的使用量，起到改善导电胶剪切强度的作用。纳米银的这些优异的性能主要取决于一系列的物理参数，如尺寸、形貌和结构等。其中，对于纳米银形貌的控制得到了更多的重视，在于其更容易实现对纳米银性质的控制。例如，表面等离子共振(SPR)峰的峰位和数目主要取决于纳米银的形貌;纳米银棒的长轴方向等离子共振(SPR)模式会随着纳米银棒的长径比的增大而发生红移。因此，研究纳米银的可控制备与应用具有重要的意义。

随着用于替代ITO玻璃的柔性透明电极材料的出现，材料科学家付出了大量努力以寻找一种更好的导电材料同时拥有良好的导电性和透光率。银纳米线材料以其超高的导电性以及容易制备等特性而备受关注，成为制备柔性透明电极的首选材料。从柔性透明电极的透光率及导电性角度考虑，人们更希望所填充的纳米银线具有合适的直径，高的长径比，易于大批量制备，且无杂质。更高的长径比有利于纳米银线在搭接成导电网络时具有更少的节点，以减少这些节点间的接触电阻 ，导致长径比较小的纳米银线做出来的柔性透明电极具有较高的方阻和低的透光率。能够制备出具有合适的直径和更高的长径比的纳米银线成为制备透明电极的关键技术，产业界对于具有更高长径比的纳米银线的需求也日益强烈。

目前，合成纳米银线的方法很多，常用的方法主要是多元醇法。Xia等[1]以Pt或Ag为晶种，制备出了直径为30-50nn的纳米银线，长度达到了50微米。然而，多元醇法存在以下几个问题:l)采用蠕动泵同时滴加硝酸银和PVP溶液，成本高，滴加时间较长;2)制备不同形貌的纳米银，需调节滴加速度;3)工艺复杂，不利于扩大生产。Zaleski等[2]将传统多元醇法结合微波法，同样也向溶液中加入一定量的氯化钠，最终能够形成尺寸均匀的纳米银线,这使得采用微波辅助多元醇法快速制备银纳米线材料成为可能，中国专利: （1）大批量制备银纳米线的方法（申请号为：200810019828.6 ），（2）一种大批量制备贵金属纳米线的方法（申请号为：200810163102.X）（3）一种微波辅助制备不同形貌银纳米结构材料的方法（申请号为：200910006131.X）（4）一种阳离子控制微波法制备线径可控银纳米线的方法，（申请号为：201010559335.9）分别对微波辅助多元醇法法制备纳米银线材料进行了报道，虽然所报道的都能够制备出银纳米线材料，然而所制得的纳米银线材料线长都比较短，一般而言都不超过30微米，长径比都比较小，而且其制备出来的纳米银线中含有大量杂质，长短不均匀分布现象比较严重。Zhang[3]和Chen[4]等将传统多元醇法与水热法结合，引入一定量的氯化钠，和FeCl3及Na2S，其中的氯离子和硫离子能够与银离子结合生成AgCl或者Ag2S胶体，在胶体浓度较低时，其作为生成纳米银线的晶种;当胶体浓度较高时，该胶体作为抑制剂，有利于生成纳米银立方块。该方法虽然实现了纳米银材料的可控合成，然而所制备得的纳米银线长径比不高，这样在制备电极材料时，同样的填充率情况下，长径比低的纳米银线由于节点数量较长径比高的纳米银线大大增多，其导电性要差一个数量级。

所以，如何实现高长径比的银纳米线材料制备且所制备出来的纳米银线杂质含量少，长短均匀性好成为制约柔性透明电极材料实现工业化的一大制约因素。 

相关文献如下：

[1] SunY.，Yin Y.，Mayers B.T.，et al.Uniform silver nanowires synthesis by redueing AgNO3 with ethylene glycol in the Presence of seeds and Poly(VinylPyrrolidone). Chemistry of Materials，2002，14(11):4736一4745.