[发明专利]一种柔性透明电极的磁性核壳银纳米线的制备方法

说明书

本发明涉及柔性电子材料技术领域，具体涉及一种柔性透明电极的磁性核壳银纳米线的制备方法。本发明方法包括准备磁性四氧化三铁纳米线；在磁性四氧化三铁纳米线的表面修饰偶联剂；在经表面修饰后的磁性四氧化三铁纳米线表面原位沉积纳米银层。采用本发明方法制备的电极，由于铁基材料的成本很低，可大幅度降低制备单位银纳米线的材料成本。另外，利用铁基/银核壳纳米线的磁性，在电极表面涂覆时，应用可控磁场引导少量银纳米线在柔性基底有序分布便可形成导电通路，实现低的渗流阈值。

技术领域

本发明涉及柔性电子材料技术领域，具体涉及一种柔性透明电极的磁性核壳银纳米线的制备方法。

背景技术

目前制备银纳米线柔性透明电极面临两大问题：第一，电极表面形成导电通路所需随机分布的银纳米线的量大，即渗流阈值高；第二，形成单位银纳米线所需的银绝对量大。这两个问题直接导致柔性透明电极的高成本，进而限制了其在柔性电子中的大面积应用。

据IDTechEx公司的报告，柔性电子器件在2021年的市场销售额将接近500亿美元。仅在2017年，NanoMarket公司预测仅高端应用所需的柔性透明电极就大于5亿平方米，市值将高达76亿美元，且年增长率为45％。可见，高品质柔性透明电极的市场价值非常巨大。在柔性电子器件中起关键作用的柔性透明电极具有透明、导电、耐弯曲和质轻等特性。目前，氧化铟锡仍作为最成熟的透明电极广泛应用于传统的电子器件，但由于铟元素在地壳中含量低，氧化铟锡质脆且其制备工艺繁琐，难以满足柔性电子的应用需求。在氧化铟锡的潜力替代者中，银纳米线柔性透明电极最具有实际应用潜力。但是，银毕竟为贵金属，其纳米线的制备成本就更高；另外，银纳米线在电极表面随机分布形成导电通路所需的绝对量大，即渗流阈值高，从而进一步增加电极的材料成本，限制了银纳米线柔性透明电极在柔性电子中的大面积应用。所以，降低单位银纳米线的制备成本及银纳米线渗流阈值是必然的趋势。申请号201610028723.1的中国发明专利公开了一种铜/银核壳结构纳米线的制备方法，首先基于乙二胺，硝酸铜和氢氧化钠体系合成的铜纳米线；利用铜对银离子的还原置换作用，在铜纳米线外壳包裹一致密银层即形成核壳结构，用于代替应用于柔性透明电极的银纳米线。申请号201580038664.X的中国发明专利公开了利用哌嗪或六亚甲基二胺的化学法合成铜纳米线，再以化学镀法将银包裹在其表面，经涂覆获取具有良好导电性和透光性的柔性透明电极。

然而，用于柔性透明电极的铜/银核壳纳米线存在以下问题：首先，铜虽为非贵金属，成本比银相对低，但其绝对成本仍是偏高；其次，无法降低纳米线在电极表面的高渗流阈值。所以，铜/银核壳纳米线依然没有解决柔性透明电极的高成本问题。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种柔性透明电极的磁性核壳银纳米线的制备方法。本发明目的在于开发一种磁性铁基/银核壳纳米线，由于铁基材料的成本很低，可大幅度降低制备单位银纳米线的材料成本。另外，利用铁基/银核壳纳米线的磁性，在电极表面涂覆时，应用可控磁场引导少量银纳米线在柔性基底有序分布便可形成导电通路，实现低的渗流阈值。因此，基于磁性铁基/银核壳纳米线，可获取低成本的柔性透明电极。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

本发明的柔性透明电极的磁性核壳银纳米线的制备方法，包括：

步骤1：准备磁性四氧化三铁纳米线；

步骤2：在磁性四氧化三铁纳米线的表面修饰偶联剂；

步骤3：在经表面修饰后的磁性四氧化三铁纳米线表面原位沉积纳米银层。

进一步的，步骤1所述的磁性四氧化三铁纳米线，具体由下述方式制备而得：将聚乙二醇、硫代硫酸盐、铁盐、氢氧化钠按质量比100∶2～7∶5～20∶10～35，室温搅拌混合形成铁基纳米线前驱体液；