[发明专利]一种纳米银线及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种纳米银线的制备方法，采用“一锅法”，即在同一反应容器内先后进行纳米银线的成核过程和生长过程，应用“低温成核，高温生长”的理论，即在较低的温度下形成纳米银十面体，在较高的温度下促进纳米银线的生长。应用该方法制备的纳米银线，直径大小均匀，在电子器件和/或光子器件领域有较大的应用前景。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，特别是涉及一种纳米银线及其制备方法和应用。

背景技术

透明导电薄膜是许多电子和光电子器件的重要组成部分，如显示器屏幕、电子纸、太阳能电池等。近年来，随着触控电子产品的普及以及对触控屏技术日益增长的需求，人们对透明导电薄膜的要求越来越高。传统的氧化铟锡(ITO)材料由于铟资源短缺、柔韧性差、制造工艺复杂、能耗高等问题，已经无法进一步满足新一代触控技术的发展要求，寻找新的替代材料显得尤为必要。纳米银线作为一种一维导电材料，具有很高的比表面积和优良的电学、光学性能。以纳米银线构成的导电网络具有优异的导电性、透光性和柔韧性，因而纳米银线被誉为最有可能替代ITO的柔性透明导电薄膜材料。此外，由于纳米银线的大长径比效应，使其在导电胶、抗静电涂层等领域也有广泛的应用前景。

合成纳米银线有多种方法，如硬模板法、晶种生长法等，但以上合成方法有很大的局限性，如操作复杂、原料成本较高等问题，难以适应工业大规模生产。另外，传统的分离纳米银线的方法需要使用大量的丙酮，但丙酮毒性较大、沸点低、挥发性大，容易污染环境。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中合成方法的局限性以及分离方法的高污染性，而提供一种纳米银线的制备方法，该制备方法采用“一锅法”，即在同一反应容器内先后进行纳米银线的成核过程和生长过程，简化了制备工艺。

本发明的另一方面是提供由上述制备方法制备的纳米银线。

本发明的另一方面是提供上述纳米银线在电子器件和/或光子器件中的应用。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种纳米银线的制备方法，包括顺序执行的以下步骤：

步骤1：向乙二醇中加入氯化钾、溴化钾、氯化铁、氯化铝、硫酸铝和聚乙烯吡咯烷酮得混合溶液A；

步骤2：将所述混合溶液A于成核温度保温30-60min，所述成核温度为0-180℃；

步骤3：向所述混合溶液A中加入硝酸银的乙二醇溶液得混合溶液B；

步骤4：所述混合溶液B首先在所述成核温度下反应0.5-5h，然后在生长温度下反应0.5-5h，所述生长温度为50-197℃，最后冷却至室温得纳米银线母液；

步骤5：所得纳米银线母液纯化分离得含有纳米银线的纳米银线分散液；

所述氯化钾、溴化钾、氯化铁、氯化铝、硫酸铝和硝酸银在混合溶液B中的浓度分别为0.1-10mmol/L、0.1-10mmol/L、0-10mmol/L、0-10mmol/L、0-10mmol/L、10-500mmol/L。

上述技术方案中，所述成核温度为140-160℃，所述生长温度为150-170℃。

上述技术方案中，所述硝酸银的乙二醇溶液的浓度为0.1-2.0mol/L。

上述技术方案中，所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为58000-1300000；所述聚乙烯吡咯烷酮在混合溶液B中的浓度为10-500mmol/L。

上述技术方案中，步骤5中，所述纯化分离方法包括以下步骤：

步骤a：向所得纳米银线母液中加入洗涤溶剂，搅拌均匀，静置沉淀后倒掉上清液，得沉淀；

步骤b：所得沉淀加入无水乙醇和浓氨水，搅拌均匀后离心分离，得纳米银线粗品；