[发明专利]一种银纳米线的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种银纳米线的制备方法，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、印刷电子、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

基于氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜被广泛应用于近年来兴起的触控产品中，同时也被大量用于液晶显示器，电磁屏蔽层，薄膜太阳能电池等产品。然而由于ITO自身固有的几个问题无法克服，如：ITO的加工制程复杂且能耗大；ITO中的铟是一种稀缺资源，全世界范围开发过度且分布不均，无法满足更大的需求；ITO是一种氧化物，其脆性大柔韧性差难以满足新一代触控产品超薄、柔性、便携的要求；ITO薄膜电阻偏大、功耗较高，影响移动设备长时间使用，这些都影响了其在新一代技术中应用。因此开发新的替代材料就显得非常关键。

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。特别是银纳米线的导电性高、柔韧性好、能够均匀成膜、加工制程简单，能够有效的应用于触控产品中的透明导电薄膜中。

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。尽管这类方法都能够有效地制备银纳米线，但是这类方法在生产过程中大都涉及高粘度、高沸点且非环境友好型的有机溶剂，后处理过程复杂，且容易引起环境污染问题，特别是大量生产时会带来比较大的排污问题；同时这些现有的方法中很少有能够对银纳米线的长度、直径进行大范围的调控，因而无法形成银纳米线制备的系列化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不使用有机溶剂、环境友好、能够对银纳米线的长径比进行有效调控形成系列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银纳米线的制备方法，包括如下步骤：

(1)取表面活性剂、含卤无机盐、还原性糖以及水混合，经搅拌或超声溶解，得混合溶液A；各组分的浓度为：表面活性剂0.01～5摩尔/升，含卤无机盐0.01～5摩尔/升，还原性糖0.01～5摩尔/升；

(2)取明胶和水混合，超声溶解均匀，再加入银盐前驱体，经搅拌或震荡溶解均匀，得混合溶液B；明胶与水的质量比为1∶100～1∶5，银盐前驱体的浓度为0.01～5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，搅拌均匀，再转移至反应釜中，然后封闭反应釜加热至50～300℃，并保持30～1000分钟，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，并进行脱表面活性剂、脱盐处理，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，所述含卤无机盐含有氯化锌、氯化锂、氯化钠、氯化钾、氯化铝、氯化锡、溴化钠、溴化钾、溴化锌、碘化钠、碘化钾中的一种或几种混合物。