[发明专利]银纳米线的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料合成领域，具体涉及一种直径长度可控的银纳米线的高效快速的合成方法。

背景技术

近些年来随着触摸屏等电子产品的广泛普及，对于透明电极的要求越来越高，朝着高透光、高电导、高柔韧的方向发展。传统的氧化铟锡(ITO)其电导率优良、可见光透过率较高、与玻璃基底结合牢固，在触摸屏、LCD面板等电子产品上得到广泛应用。但是由于面临资源短缺、柔韧度差、制备工艺繁杂、能耗较高等问题，ITO已经渐渐无法满足新一代触控技术的要求，开发新的替代材料十分必要。银纳米线由于具有优异的导电、透光及耐挠曲等特性，因此被视为最有可能替代氧化铟锡(ITO)的材料。

然而，直径可控、均一性好的银纳米线的可控合成一直以来都是其推广应用的主要障碍。银纳米线透明导电薄膜的导电性能和透过率能达到或者超过ITO透明导电薄膜的性能成为研究难点，银纳米线的长径比是影响银纳米线透明导电薄膜导电性和透过率的影响因素之一。高长径比的银纳米线可以提高薄膜的性能，因此制备高长径比的银纳米线，切制备方式简单易操作，成本经济是制备银纳米线薄膜时必须考虑的因素之一。发明一种操作简单，成本经济，大批量生产高长径比的银纳米线的方法就显得非常重要。

目前现有的银纳米线的制备方法主要有物理模板法和液相还原法，其中物理模板法合成纳米线需要使用较强烈的腐蚀反应除去模板，这不仅会污染金属纳米线，还会带来大量的废液。另一方面，硬模板自身的形貌限制了金属纳米线的长径比，使用该方法不可能获得高长径比的金属纳米线。并且该方法一次获得的金属纳米线较少，仅仅能够为早期的理论研究提供材料，不可能用来大规模合成金属纳米线，更不可能用来工业生产金属纳米线透明电极。液相还原法分为水热法和油浴加热法，其中水热法需要使用反应釜在密闭体系中反应，虽然制备得到的银纳米线长径比较高，但是反应受到反应釜中空气和溶液的体积比的影响重复性较差，而且也无法大量生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种直径长度可控的银纳米线的快速、高效的制备方法，由该方法制备的银纳米线具有较好的均一性和特定的直径，其合成过程简易、快捷，有利于实施工业化生产。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种银纳米线的制备方法，包括以下步骤：

1)、室温下，将盐溶于多元醇中，搅拌均匀，得浓度为3～5mM(较佳为4mM)的盐溶液；

该盐溶液作为银纳米线生长的离子助剂；

2)、取分子量为58000～1300000的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)在室温下搅拌溶于多元醇中，配制成浓度为0.12M～0.4M(较佳为0.14～0.15M)的聚乙烯吡咯烷酮多元醇溶液；

3)、称取硝酸银晶体在室温下搅拌溶于多元醇中，配制浓度为0.08～0.1mol/L的硝酸银多元醇溶液；

4)、在加热至160±10℃的乙二醇中依次加入步骤1)所得的盐溶液、步骤2)所得的聚乙烯吡咯烷酮多元醇溶液和步骤3)所得的硝酸银多元醇溶液，所得的反应体系于搅拌条件下保温(160±10℃)反应1～3小时；得银纳米线(为较好均一性且具有不同直径的银纳米线)；

所得的反应体系中，控制硝酸银的浓度为0.015～0.02mol/L，硝酸银与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:1.5～1:3(较佳为1：1.75～1：2.5)；

每80mL的反应体系中，对应的盐溶液的用量为0.3～0.5ml(较佳为0.4ml)。

作为本发明的银纳米线的制备方法的改进：

将步骤4)反应得到的银纳米线悬浊液静置出沉淀后(静置时间约为18～24小时)，去除上清液，将沉淀超声洗涤后分散至乙醇中，得到银纳米线的乙醇分散液。上述超声时间≤1分钟。

作为本发明的银纳米线的制备方法的进一步改进：所述盐为氯化铜。

作为本发明的银纳米线的制备方法的进一步改进：所述多元醇(步骤1)～步骤3)中的)为乙二醇。

作为本发明的银纳米线的制备方法的进一步改进：步骤4)中的搅拌速率为500～2500转/分钟(较佳为1000转/分钟～1800转/分钟)。

作为本发明的银纳米线的制备方法的进一步改进：所述步骤4)中，

在加热至160±10℃的乙二醇中先加入步骤1)所得的盐溶液，保温搅拌15±5min；再滴加步骤2)所得的聚乙烯吡咯烷酮多元醇溶液，滴加完毕后保温搅拌30±5min；接着再滴加步骤3)所得的硝酸银多元醇溶液；所得的反应体系于搅拌条件下保温(160±10℃)反应1～3小时；