[发明专利]一种基于导电聚合物的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，具体公开了一种基于导电聚合物的核壳银纳米线的制备方法。包括：导电聚合物纳米线的制备和导电聚合物纳米线表面沉积纳米银壳层；本发明先配制导电聚合物纳米线前驱体液和纳米银前驱体液，采用电化学聚合法引发导电聚合物纳米线前驱体液中单体的反应而转化为导电聚合物纳米线；在纳米银前驱体液中，通过电化学还原法将纳米银沉积在导电聚合物纳米线上，最终形成核壳银纳米线。本发明由于导电聚合物的成本很低，且核壳银纳米线所需要的银量比传统银纳米线低得多，可获取低成本的柔性透明电极。

技术领域

本发明涉及柔性电子材料技术领域，具体涉及一种基于导电聚合物的核壳银纳米线的制备方法。

背景技术

使用传统方法制备银纳米线柔性透明电极时，面临最大问题在于：银作为贵金属，自身成本高，形成单位银纳米线所需的材料成本就更高，进而限制了柔性透明电极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，其纳米线的成本就更高，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材料成本是必然的趋势。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，使用柔性透明电极的铜/银核壳纳米线仍然存在以下问题：铜虽为非贵金属，成本比银相对低，但其绝对成本仍是偏高。因此，铜/银核壳纳米线依然无法从根本上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，提供一种基于导电聚合物的核壳银纳米线的制备方法。本发明在制备的导电聚合物纳米线表面包裹一薄银壳层形成核壳银纳米线，由于导电聚合物的成本很低，且核壳银纳米线所需要的银量比传统银纳米线低得多，所以可大幅度降低单位纳米线的材料成本，从而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：

本发明的基于导电聚合物的核壳银纳米线的制备方法，包括：导电聚合物纳米线的制备和导电聚合物纳米线表面沉积纳米银壳层；具体步骤如下：

S1.将导电聚合物单体室温搅拌溶解于磷酸盐缓冲溶液中，得到0.05～0.4mol/L的导电聚合物单体溶液，再按摩尔浓度5～40mmol/L加入掺杂剂形成导电聚合物纳米线前驱体液；

S2.将银盐和钠盐室温搅拌混合，配制成银盐摩尔浓度为1～10mmol/L、钠盐摩尔浓度为0.1～0.7mol/L的混合水溶液，再按2～16g/L质量浓度加入聚合物稳定剂形成纳米银前驱体液；

S3.将步骤S1)所得的导电聚合物纳米线前驱体液转移至电化学池中，以金属基底作为工作电极，形成工作电极、对电极(对电极为金属片，如铜片、铂片或银片等)、参比电极(参比电极可选择饱和甘汞电极、银/氯化银电极或汞/硫酸亚汞电极等)三电极体系，采用电化学聚合法引发导电聚合物单体反应，形成的导电聚合物纳米线用水离心洗涤多次；