[发明专利]银纳米线及其制备方法、银纳米线薄膜及复合薄膜

说明书

本发明提供一种银纳米线的制备方法，包括以下步骤：将0.1～0.2mol/L的硝酸银乙二醇溶液加入到预热后的乙二醇中，得到混合溶液A；将控制剂加入0.3～0.7mol/L的聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液中，得到混合溶液B；将混合溶液B和混合溶液A进行混合，聚乙烯吡咯烷酮与硝酸银的摩尔比为3:1～7:1，加热至160～180℃反应60～70min后，得到反应液C；将反应液C冷却至20～30℃，得到固液混合物D，加入丙酮溶液，离心分离后得到沉淀物A。本发明提供一种简单易控制的银纳米线制备方法，并获得了尺寸均一的银纳米线，将银纳米线组装成银纳米线薄膜后，再与PVA薄膜、ITO薄膜或AZO薄膜共同组装成银纳米线复合薄膜，显著提高了透明导电膜的导电率，同时兼具良好的光透过率。

技术领域

本发明涉及透明导电膜技术领域，尤其涉及一种银纳米线的制备方法，由该方法制得的银纳米线，包含该银纳米线的银纳米线薄膜和银纳米线复合薄膜。

背景技术

随着光电产业不断的发展，越来越多的新型光电材料进入人们的视野中，诸如LED、太阳能电池等，而在这些光电转换材料中，透明导电膜是多种结构中最重要部分。透明导电膜是指兼具较高透过率以及较高导电率的薄膜，这类薄膜对可见光范围内的光波有较好的透过率，对红外范围内的光波有较高的反射率。透明导电膜是太阳能电池重要的组成部分，透明导电膜的好坏直接决定太阳能电池对光的吸收以及电流传输，因此直接决定了太阳能电池的效率，目前应用在太阳能电池中的透明导电膜主要有两种，铟锡氧化物(ITO)薄膜以及铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜。

虽然ITO薄膜和AZO薄膜兼具良好的可见光透过率与导电率，但是它们仍然有自身的缺陷。ITO薄膜的主要成分是铟，铟是稀有金属，价格昂贵。而AZO制备源靶材有毒，在制备过程中无法解决中毒问题，并且其制备过程不容易重复。另外类似于聚乙烯醇(PVA)这类聚合物薄膜，虽然在可见光范围内有较好的透过率，但是由于是聚合物成膜，因此电阻率很高，不能满足透明导电膜应具有良好透过率与导电率的双重要求。

综上所述，现有的透明导电膜急需要改进或有新的产品出现以解决能源以及工业应用等难题。实验发现，当物质具有小尺寸效应时，物质本身对光的反射率会大大降低，小尺寸效应的前提是物质的尺寸与光波波长尺寸解决或者与远小于光波波长，这种情况下晶体不再具有周期性，同时力学、光学、电学等呈现出新的性能。因此当银纳米线具有比波长还小的尺寸时，银纳米线就会具有小尺寸效应，对光的反射率很低，同时兼具良好的导电性，另外制备银纳米线的原材料成本低，来源广。现有技术中，利用液相体系合成银纳米线的方法主要有DNA模板法、电化学沉积法、水热法、湿化学合成法以及多元醇法等，其中制备银纳米线最简单，最合适的方法为液相多元醇法。但该方法也有一定的不足之处。现有的液相多元醇制备银纳米线需要晶种预制备以及晶体生长两个过程。晶种预制备过程是指在还原剂作用下银离子被还原为银单质，并且聚集成核，晶核尺寸达到一定级别后开始进行晶体生长，这两个过程是非常难以控制的。导致体系中晶种进行成核以及生长不同步，最后造成银纳米线尺寸不均一。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种能够获得尺寸均一的银纳米线并且过程易控制的银纳米线制备方法。

本发明提供一种银纳米线的制备方法，其包括以下步骤：

a.对乙二醇进行预热，预热的温度为160～170℃，预热时间为8～10min；

b.将0.1～0.2mol/L的硝酸银乙二醇溶液加入到预热后的乙二醇中，得到混合溶液A；

c.将控制剂加入0.3～0.7mol/L的聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液中，得到混合溶液B；

d.将混合溶液B和混合溶液A进行混合，其中，聚乙烯吡咯烷酮与硝酸银的摩尔比为3:1～7:1，加热至160～180℃反应40～60min后，得到反应液C；

e.将反应液C冷却至20～30℃，得到固液混合物D；