[发明专利]一种制备银纳米线的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备银纳米线的方法，尤其涉及到一种可用于化学及电化学催化、化学传感器、生物分子传感器、光学信息存储、太阳能电池、电磁屏蔽、触控屏幕等的一系列银纳米线材料的制备方法。

背景技术

近年来随着触控电子产品的广泛普及对触摸屏的要求越来越高，特别是新一代触控产品对透光率、导电性、柔韧性提出了更高的要求。传统的氧化铟锡(ITO)由于面临资源短缺、柔韧性较差、制程复杂、能耗高等问题已经无法满足新一代触控技术、薄膜太阳能电池等的要求，开发新的替代材料就显得十分必要。银纳米材料尤其是银纳米线具有独特的光学、电磁学、力学、催化性能，使其在众多领域如化学生物传感、微纳电路、分子器件、光电子器件、柔性电子器件、太阳能电池以及电子工业中的电子浆料、导电涂料、导电油墨、导电橡胶、导电塑料和电磁屏蔽涂料等方面有着极其重要的作用。

目前，合成银纳米材料的方法主要有模板法和湿法化学合成法。

模板法主要分为硬模板和软模板两种途径。硬模板通常以多孔氧化铝、碳纳米管、气凝胶等为模板，通过电沉积、化学沉积等方式制备银纳米材料；软模板法则是以高分子表面活性剂为模板，再以化学还原法制备各类银纳米材料。采用模板法的优点是可以严格控制银纳米材料的形貌，但是其尺寸、形貌又受控于模板本身所具有的形貌、尺寸，这就对合成模板提出了较高的要求，同时这类方法往往还存在着模板去除的复杂过程，难以高效、简便、大量地合成银纳米材料。

湿法化学合成法是目前用于制备银纳米材料的主要方法。美国专利US7585349(Methods of nanostructure formation and shape selection)公开了以Pt或Ag为晶种，通过将硝酸银和聚乙烯吡咯烷酮混合溶解于乙二醇中通过加热还原制备得到银纳米线；中国专利申请201010281704.2公开了在有惰性气体保护的条件下通过加入氯化铜作控制剂在乙二醇中加热还原硝酸银与聚乙烯吡咯烷酮的混合物制备得到银纳米线；中国专利申请201210190066.2公开了将硝酸银与聚乙烯吡咯烷酮溶于甘油与水的混合物中通过加热还原得到银纳米线；中国专利申请201210201644.8公开了几种加热方式大量制备得到银纳米线。尽管这些方法都能够有效地制备出银纳米线，但是这类合成方法往往都需要加热，因此在大量制备时将面临一个高温能耗的问题，不仅制备过程能量消耗大而且可能会因为加热带来爆炸的危险，同时升温降温过程耗时相对较长，难以实现大量、快速、连续、简便地制备银纳米线。因此发展一种低能耗、简便、快速、大量制备银纳米线的方法就显得非常重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种快速、简便、规模化制备银纳米线的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种制备银纳米线的方法，包括如下步骤：

(1)依次取有机胺溶剂、水、抗坏血酸以及表面活性剂混合，经过搅拌或超声溶解，得混合溶液A；有机胺溶剂与水的体积比为0.1∶10～10∶0.1，表面活性剂的浓度为0.01～5摩尔/升，抗坏血酸的浓度为0.01～5摩尔/升；

(2)取银盐前驱体、含氯无机盐与多元醇溶剂混合，经过搅拌或震荡溶解，得混合溶液B；银盐前驱体的浓度为0.01～5摩尔/升，含氯无机盐的浓度为0.001～5毫摩尔/升；

(3)将混合溶液A与混合溶液B按体积比1∶10～10∶1混合，在暗室保持搅拌1～48小时，得银纳米线原液；

(4)用由水和乙醇组成的混合溶剂稀释银纳米线原液，进行洗涤、提纯处理，得银纳米线浓缩液；

(5)对银纳米线浓缩液进行干燥，即得银纳米线粉体产品。

优选的，所述有机胺溶剂含有二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二乙胺、三乙胺、三丙胺、乙二胺中的一种或几种。

优选的，所述表面活性剂含有聚乙烯吡咯烷酮、氯代十六烷基吡啶、十六烷基三甲基氯化铵、聚二烯丙基二甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种。

优选的，所述银盐前驱体含有无水硝酸银、三氟甲磺酸银和醋酸银中的一种或几种。

优选的，所述多元醇溶剂含有乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、丙三醇中的一种或几种。

优选的，所述含氯无机盐含有分析纯的氯化锌、氯化钠、氯化钾、氯化铁、氯化亚铁、氯化铝、氯钯酸钾、氯铂酸、氯金酸中的一种或几种。