[发明专利]一种超细银纳米线的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一维纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种可用于柔性透明导电膜的超细银纳米线的制备方法。

背景技术

随着各种显示屏行业的迅猛发展以及对挠性电子设备的需求，人们对柔性透明导电材料提出了更高的要求，因此，寻找合适的导电材料，是目前柔性透明导电膜的热点研究内容之一；其中，银纳米材料由于其独特的光学、电磁学、力学性能，在众多光电子器件、柔性电子器件中有着重要作用，特别是银纳米线除了具备银优异的导电性之外，还具有柔韧性好、能均匀成膜、加工制程简单等优点，被视为是最有可能代替传统ITO透明电极的材料，为实现柔性、可弯折LED显示、触摸屏等提供了可能，获得了广泛关注。

醇热还原法是目前用于制备银纳米线的主要方法，申请号为201310491884.0的中国专利研究报道了在多元醇中加入银化合物和PVP制得高长径比银纳米线的方法，但反应中需添加Ag作为晶种，所制备的纳米线直径为100 nm左右；申请号为201010281639.3的中国专利报道用MnCl₂作为控制剂制备银纳米线的方法，但反应过程需要通入惰性气体保护，这无疑提高了制备成本，也使得工艺过程复杂化，且所制备的银纳米线直径很难达到50 nm以下；中国专利201310302393.7报道了一种高长宽比的银纳米线制备方法，采用一次性混合反应物质，并添加一定量卤化物促进反应，得到平均长度52μm，长宽高比例大于400的银纳米线，但其直径平均130nm，且反应需要5~24小时的加热过程。

银纳米线的物理化学性质及潜在应用主要依赖于其尺寸，美国陶氏化学公司的G. Khanarian等（The optical and electrical properties of silver nanowire mesh films, Appl. Phys. 2013, 114, 024302）通过实验和理论计算，报道了当银纳米线的直径<50 nm，长度>5 μm时，所制备的导电膜具有优异的性能，因此，超细银纳米线的制备，具有重大的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对目前银纳米线制备过程中，工艺复杂，直径难以控制等缺点，提供一种不需要添加晶种，实验过程简单，条件温和，环保高效的方法制备得到超细银纳米线。

为实现上述目的，本发明提供一种超细银纳米线的制备方法，采用如下技术方案：

（1）取乙二醇、金属卤化物混合均匀，得到混合液A；将混合液A加热回流。

（2）分别配制一定浓度的AgNO₃溶液和PVP溶液，将两种溶液同时缓慢加入混合液A中，搅拌反应。

（3）反应完全后的溶液经过超声振荡、过滤洗涤，即得到超细银纳米线。

步骤（1）所述的回流温度为140~180℃，回流时间为0.5~2h。

步骤（1）中金属卤化物为KBr，混合液A中KBr的摩尔体积浓度为0.00125~0.005 mol/L。

步骤（2）中溶剂为乙二醇，PVP与AgNO₃的摩尔比为1.5~4：1，AgNO₃的摩尔体积浓度为0.05~0.20 mol/L，PVP的摩尔体积浓度为0.15~0.6 mol/L，AgNO₃的体积与混合液A的体积比为1：2~8； Ag离子还原成银纳米线是受浓度限制的，否则容易生成颗粒或长径比达不到目标要求。

本发明一种超细银纳米线制备方法，步骤（2）所述的搅拌反应温度为140~180 ℃，反应时间为1~4 h。

本发明一种超细银纳米线制备方法，步骤（2）所述的溶液加入速度均为0.2-0.5 mLmin^-1。

本发明一种超细银纳米线制备方法，步骤（2）所述PVP其Mw~1,300,000。

本发明一种超细银纳米线制备方法，步骤（3）所述洗涤方法为超声震荡后砂芯过滤清洗3次，清洗剂依次为去离子水、丙酮和乙醇或去离子水、丙酮

和乙醇与丙酮的任意比混合液。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

1、不需要额外添加晶种，原料廉价易得，操作简单。

2、利用KBr对Ag⁺的缓冲释放作用，主要用来控制Ag离子还原成银的速度，有利于银线性生长，颗粒少，并通过控制反应温度、时间和反应物浓度等反应条件调节纳米线的直径、长度，洗涤后得到银纳米线的直径为20~50 nm，长度为5~20 μm。