[发明专利]用于制备银纳米线的方法

说明书

背景

银纳米线(AgNW，10-200的长宽比)通过银离子的一般制备是已知的。参见例如Y.Xia等人的Angew.Chem.Int.Ed.2009，48，60和J.Jiu等人Mat.Chem.&Phys.，2009，114，333，其中每个以引用的方式整体并入本文。这些包括“多元醇”法，其中在存在聚乙烯吡咯烷酮(PVP，也称聚乙烯基吡咯烷酮)的情况下，在多元醇(通常为乙二醇(EG))中加热银盐，从而得到AgNW在EG中的悬浮液，线可根据需要从悬浮液中分离和/或提纯出。

从银盐制备银纳米线的方法是已知的，其中在多于一个步骤中，将盐添加至反应混合物。参见例如美国专利8,052,773、美国专利申请公布2011/0174190、中国专利申请公布1740405A以及中国专利100342064C。

美国专利申请公布2012/0063948A公开了在存在氯化铵的情况下硝酸银的还原。

概述

一些实施方案提供用于制备银纳米线的方法，所述方法包括至少两个阶段。

至少第一阶段提供包含1，2-丙二醇、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和氯化铵的第一组合物。PVP具有大于约15,000克/摩尔、或在约40,000克/摩尔与约60,000克/摩尔之间、或约50,000克/摩尔的重均分子量。所述第一组合物优选地在小于约140℃、或在约80℃与约120℃之间、或约90℃的温度下提供。

在至少一个第二阶段中，在经过至少约16小时、或在约20小时与约28小时之间、或约24小时的时间段之后，将包含1，2-丙二醇和硝酸银的第二组合物添加至第一组合物，在所述时间段期间，将所述硝酸银中的至少一些还原成银纳米结构，例如像银纳米线。

这些和其它实施方案可从所附描述、示例性实施方案、实施例以及权利要求书中进行理解。

描述

在本文献中提及的所有出版物、专利和专利文件以引用的方式整体并入本文，正如以引用的方式来单独地并入一般。

2012年11月8日提交的标题为“纳米线制备方法、组合物和制品(NANOWIRE PREPARATION METHODS，COMPOSITIONS，AND ARTICLES)”的美国专利申请号61/723,942以引用的方式整体并入本文。

引言

银纳米线(AgNW)是独特且有用的线状形式的金属，其中两个短尺寸(厚度尺寸)小于300nm，而第三个尺寸(长度尺寸)大于1微米、优选大于约10微米，且长宽比(长度尺寸与两个厚度尺寸中的较大一个的比率)大于5。在其它可能用途中，银纳米线被检测为电子设备中的导体、或光学设备中的元件。

已展现了用于AgNW的制备的许多工序。参见例如Y.Xia等人的(Angew.Chem.Int.Ed.2009，48，60)，所述文献以引用的方式整体并入本文。这些包括“多元醇”法，其中在存在聚乙烯吡咯烷酮(PVP，也称聚乙烯基吡咯烷酮)的情况下，在多元醇(通常为乙二醇(EG))中加热银盐，从而得到AgNW在EG中的悬浮液，线可根据需要从悬浮液中分离和/或提纯出。

可还原金属离子和金属产物

一些实施方案提供包括将至少一种可还原金属离子还原成至少一种金属的方法。可还原金属离子是能够在一系列反应条件下还原成金属的阳离子。在此类方法中，至少一种第一可还原金属离子可例如包含至少一种货币金属离子。货币金属离子是包括铜、银和金的货币金属中一种的离子。或者，这种可还原金属离子可例如包含IUPAC第11族的元素的至少一种离子。一种示例性可还原金属离子即为银阳离子。在一些情况下，可将此类可还原金属离子作为盐提供。例如，在一些情况下，银阳离子可作为硝酸银提供。

在此类实施方案中，至少一种金属就是至少一种可还原的金属离子所能够被还原成的那种金属。例如，银将会是银阳离子将能够被还原成的那种金属。

制备方法和材料

一种制备纳米结构例如像纳米线的常用方法是“多元醇”法。这种方法在例如Angew.Chem.Int.Ed.2009，48，60，Y.Xia，Y.Xiong，B.Lim，S.E.Skrabalak中进行描述，所述文献以引用的方式整体并入本文。这种方法通常将金属阳离子例如像银阳离子还原成期望金属纳米结构产物，例如像银纳米线。申请人已观察到：如果这种金属阳离子还原在至少两个阶段进行，那么可重现性可改进并且可变化性可降低。