CN103537710B - 一种高长径比银纳米线的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种银纳米线的制备方法，属于纳米材料制备技术领域。本发明提供一种以银为晶种，在不加NaCl、NaS2或FeCl3等抑制剂而仅用PVP，AgNO3及EG三种原料的条件下制得高长径比银纳米线的方法。首先，将PVP的乙二醇溶液加热回流，然后引入适量的AgNO3的乙二醇溶液作为晶种，再将后续AgNO3的乙二醇溶液以适当速度分步滴加到上述溶液中，通过优化晶种的量、反应时间及PVP与AgNO3的摩尔比，从而制备出长径比高达400~600的银纳米线，显著提高了产物的纯度及实验结果的可重复性，成功率可达100%。
Description
技术领域
本发明涉及一种高长径比银纳米线的制备方法，属于纳米材料制备技术领域。
背景技术
近年来，基于银纳米线的透明电极受到广泛关注。它具有与传统ITO电极相当的电导率与透光性，但更为突出的柔韧性；具有比石墨烯、碳纳米管等新型透明导电膜更低的方阻，更加出色的导电性；此外，表现出优异的机械性能与化学稳定性；因此，银纳米线被认为是有望替代ITO电极的最有发展前景的一种电极材料，可作为透明电极广泛应用于有机柔性光电器件，如有机聚合物太阳能电池，有机发光二极管等。
为了增强银纳米线透明导电膜的透光性与导电性，希望获得高长径比的银纳米线。但是传统以银为晶种的多元醇制备方法一般只能制备得到低长径比（一般为几十）的银纳米线，而能够获得高长径比的银纳米线的多元醇制备方法又需加入NaCl等抑制剂。通常NaCl等抑制剂的量不容易控制，往往会生成立方体，粒子等杂质，而且该制备方法重复性差。
鉴于以上两种方法的缺点，本制备法仅以银为晶种，不加任何卤化物或硫化物等抑制剂，通过优化晶种的量和控制硝酸银溶液的分步滴加方式，便可获得高长径比的银纳米线，操作简便，产物纯度高，成功率100%，可重复性高。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种简便的方法制备得到高长径比银纳米线，并大幅提高产物的纯度及该制备方法的可重复性。
技术方案：本发明的一种高长径比银纳米线的制备方法，其特征在于，采用
硝酸银AgNO3,乙二醇EG，聚乙烯吡咯烷酮PVP三种原料，分别配制相同体积的AgNO3与PVP的乙二醇溶液，浓度各为0.35~0.42 mol/L、0.05~0.07 mol/L；控温在160℃-180℃，将PVP的乙二醇溶液加热0.5~1 h,随后分三步滴加硝酸银的乙二醇溶液，先加入占所配体积1/9~10硝酸银的乙二醇溶液，加热回流3~4 min，用于生成晶种银，接着加入同样体积的硝酸银的乙二醇溶液，1 min将剩下的硝酸银的乙二醇溶液在8~14 min内加完，继续反应，反应25~40 min，制备出长径比高达400~600的银纳米线。
所述的PVP与AgNO3的其摩尔比为AgNO3:PVP =1:5.0~8.0。
有益效果：1）仅以银为晶种，无需加入卤化物或者硫化物，便可获得长径比高达400~600的银纳米线；2）原料廉价、常见易得，操作简单；3）不会出现因卤化物的量控制不好而生成银纳米立方体等杂质，显著提高了产物纯度；4）更主要的是该制备方法可重复性强，反应成功率可达100%，反应体系十分稳定。
附图说明
图1为传统方法制得的银纳米线的SEM图，
图2为本发明改进后的方法制得的高长径比银纳米线的SEM图，
图3为本发明进一步改进后的方法制得的高长径比银纳米线的SEM图。
具体实施方式
分别配制10 mL AgNO3与PVP的乙二醇溶液，浓度分别为0.35~0.42 mol/L，0.05~0.07 mol/L；恒温在170℃，反应过程溶液剧烈搅拌，先将PVP的乙二醇溶液加热1 h左右，再加入0.8~1.2 mL AgNO3的乙二醇溶液加热回流3~4 min生成晶种，并以适当速度分步滴加后续AgNO3的乙二醇溶液，即后续AgNO3 的乙二醇溶液分两步滴加，先相应加入0.8~1.2 mL，回流1 min后，再将剩余溶液在约10 min内加完，反应30~40 min后，制备出长径比高达400~600的银纳米线。其中生成晶种的AgNO3溶液的体积为0.8~1.2 mL，以适当速度分步滴加后续硝酸银溶液，是获得高长径比银纳米线，提高反应成功率及产物纯度的关键。
实施方案一（传统制备法）：（1）配制10 mL浓度为0.36 mol/L PVP的EG溶液，加热至170℃，回流1h；（2）配制10 mL浓度为0.06 mol/L的AgNO3的EG溶液；（3）取10 μL上述AgNO3溶液加入（1）中，回流5 min（4）将剩下的AgNO3溶液在5~7 min内一次性加完，继续回流15 min。制得如图1银纳米线，其长度为5~10 μm，直径约500 nm，长径比仅为10~20，而且产物中存在较多杂质银纳米粒子。
实施方案二（改进方案1）：（1）称取0.3996 g PVP，0.102 g AgNO3分别溶于10 mL 乙二醇中。将PVP的乙二醇溶液加入100 mL圆底烧瓶中，恒温在170℃下，先敞口加热15 min（以除去EG中可能带有的少量水），再冷凝回流加热45 min；（2）在2~3 min内，匀速加入0.8 mL AgNO3的乙二醇溶液，回流3 min；（3）再次加入0.8 mL AgNO3的乙二醇溶液，回流1 min后，将剩下的AgNO3的乙二醇溶液在10 min左右加完，约10 min溶液变为黄白色乳状液，继续反应约20 min，待大量生成丝状亮白色沉淀时结束反应。制得的银纳米线如图2所示，其长度多为20~40 μm，直径为100 nm左右，长径比高达200~400，相比方案一，产物中杂质银纳米粒子明显减少。
实施方案三（改进方案2）：（1）称取0.3996 g PVP，0.102 g AgNO3分别溶于10 mL 乙二醇中。将PVP的乙二醇溶液加入100 mL圆底烧瓶中，恒温在170℃下，先敞口加热15 min（以除去EG中可能带有的少量水），再冷凝回流加热45 min；（2）在3~4 min内，匀速加入1 mL AgNO3的乙二醇溶液，回流3 min；（3）再次加入1 mL AgNO3的乙二醇溶液，回流1 min后，将剩下的8 mL AgNO3的乙二醇溶液在10 min左右加完，反应15 ~20 min溶液变为黄白色乳状液，继续反应约20 min，待大量生成丝状亮白色沉淀时结束反应。制得的银纳米线如图2所示，其长度多为40~60 μm，直径为100 nm左右，长径比高达400~600，产物纯度亦很高。
以上是本发明人的实施例，需要说明的是本发明不限于这些实例，这些实例仅为了更好的理解本发明，依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均属于本发明保护范围。
Claims (2)
1.一种高长径比银纳米线的制备方法，其特征在于，采用硝酸银AgNO3,乙二醇EG，聚乙烯吡咯烷酮PVP三种原料，分别配制相同体积的AgNO3与PVP的乙二醇溶液，浓度各为0.35～0.42mol/L、0.05～0.07mol/L；控温在160℃-180℃，将PVP的乙二醇溶液加热0.5～1h,随后分三步滴加硝酸银的乙二醇溶液，先加入占所配体积1/9～10硝酸银的乙二醇溶液，加热回流3～4min，用于生成晶种银，接着加入同样体积的硝酸银的乙二醇溶液，回流1min后，再将剩下的硝酸银的乙二醇溶液在8～14min内加完，继续反应，反应25～40min，制备出长径比高达400～600的银纳米线。
2.按照权利要求1所述的一种高长径比银纳米线的制备方法，其特征在于所述的PVP与AgNO3的其摩尔比为AgNO3:PVP＝1:5.0～8.0。
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