[发明专利]一种纳米银线的制备方法

说明书

本发明公开了一种快速冷却的纳米银线制备方法，预先分别将聚乙烯吡咯烷酮、氯盐和溴盐溶于乙二醇中备用，将上述三种溶液依次按配方混合均匀，再缓慢加入新配置的硝酸银乙二醇溶液，混合均匀后得到反应母液，将反应母液倒入反应容器中，通入惰性气体并搅拌，30min后停止通气并密封反应容器，将反应容器放入油浴锅中升温至成核温度，维持一段时间后快速冷却至成线温度，继续反应一段时间，反应结束后，将反应容器放入冷水中冷却，反应产物经洗涤离心后得到纳米银线分散液。本发明方法合成的纳米银线直径在30～50nm，线径均一，且颗粒、短棒等杂质含量少。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种纳米银线的制备方法。

背景技术

纳米银线因其优异的导电性、透光度和挠曲性能，有望成为传统导电材料ITO的理想替代品，在发光二极管、太阳能电池、可穿戴设备和柔性传感器等方面得到广泛应用。目前主流的纳米银线制备方法为多元醇法，其具有产率高，线径均匀等优点。

现有研究表明，形核控制剂是影响纳米银线直径的关键因素。早期常用Cl^-作为形核控制剂，被还原的Ag原子在AgCl的表面形核，进而生长银线，但制备的纳米银线直径在50nm以上。Li等人使用Cl^-和Br^-作为混合控制剂，成功制备了直径在20nm以下的纳米银线，然而Br^～的引入同时也将导致颗粒和短棒等杂质的增加。Ye等人认为在纳米银线生长过程中均相形核和异相形核均同时发生，并提出了抑制二次均相成核理论，以减少产物中的杂质。Du等人指出，纳米银线生长过程是一个放热过程，并依据Ostwald熟化机理自发进行。

专利CN109622984A公开了一种先升温后降温的方法来制备超细纳米银线，但该方法需要频繁升降温，且在降温过程速率不可控，无法避免晶核的进一步长大，使得纳米银线中杂质含量增加。专利CN111001820A公开了一种“低温成核，高温生长”的理论来制备直径大小均匀的纳米银线，但在高温生长过程中，银线径向上的生长速度也随之加快，使得银线线径偏粗。

由此可知，在整个纳米银线生长过程中，成核温度与成线温度存在一定的差异，极大地影响纳米银线产物质量。

发明内容

本发明的目的是针对成核温度和成线温度不匹配的问题，提供一种快速冷却的纳米银线制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种纳米银线的制备方法，为柔性透明导电膜行业的关键技术之一，工艺路线为：

（1）预先分别将聚乙烯吡咯烷酮溶于乙二醇中配置浓度为0.5mol/L的聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液A，将氯盐溶于乙二醇中配置浓度为0.1mol/L的氯化钠的乙二醇溶液B，将溴盐溶于乙二醇中配置浓度为0.1mol/L的溴化钠的乙二醇溶液C备用；

（2）分别量取10～40mL的溶液A、5mL的溶液B、1mL的溶液C和4～34mL的乙二醇，混合均匀得混合溶液；称取0.425～1.7g的硝酸银溶于50mL的乙二醇中，溶解完全后以1～5mL/min的速度缓慢加入至上述混合溶液中，加入完毕后即得反应母液；

（3）将反应母液倒入烧瓶中，通入N₂并搅拌，30min之后密封；

（4）将烧瓶放入油浴锅中升温至成核温度160～180℃，维持5～10min；2min内快速降温至成线温度140～160℃，继续反应1～4h；

（5）反应结束后将烧瓶放入冷水中冷却，经丙酮和乙醇离心洗涤三次后，产物分散在乙醇中，即得到纳米银线分散液。

所述的一种纳米银线的制备方法，其步骤（1）中的聚乙烯吡咯烷酮为K30、K60和K90中的一种或几种混合；氯盐为氯化钠、氯化钾、氯化铵中的一种或几种混合；溴盐为溴化钠、溴化钾、溴化铵中的一种或几种混合。

所述的一种纳米银线的制备方法，其步骤（1）中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为0.05～0.2mol/L；氯盐浓度为1～25mmol/L；溴盐浓度为1～5mmol/L。