CN107377993A

CN107377993A - 一种金属纳米线、分散液及其制备方法

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Publication number: CN107377993A
Application number: CN201710592896.0A
Authority: CN
Inventors: 杨诚; 吴铛; 刘佳惺; 邹培超
Original assignee: Shenzhen Graduate School Tsinghua University
Current assignee: Shenzhen Graduate School Tsinghua University
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2017-11-24
Anticipated expiration: 2037-07-19
Also published as: CN107377993B

Abstract

本发明公开了一种金属纳米线、分散液及其制备方法。金属纳米线的制备方法包括以下步骤：S1，配制浓度为0.01～1mol/L的金属离子溶液，加入络合剂、成核剂，通过碱溶液调节pH值为10.0～13.5，制得A溶液；其中，所述金属离子为磁性金属离子或者磁性金属离子和非磁性金属离子的混合；S2，配制0.1～3mol/L的强还原性的还原剂溶液，调节碱溶液调节pH值为10.0～13.5，制得B溶液；S3，将所述A溶液与所述B溶液置于反应容器中充分混合，在50～100℃和0.005～1T的磁场条件下反应，在出现团聚现象之前终止反应，制得含有磁性金属纳米线或者合金纳米线的反应原液。本发明的制备方法，反应温度低，且制得的一维金属纳米线的导电性高、尺寸可调控范围广。

Description

一种金属纳米线、分散液及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及纳米材料技术领域，特别是涉及一种金属纳米线、分散液及其制备方法。

【背景技术】

一维纳米材料具有优异的光学、磁学、电学以及力学性能，使其在电子制造、光电子、电化学以及催化等应用上起到了重要作用。一维金属纳米线通常采用模板法辅助生长来制备，常用的有硬模板法，软模板法和无模板法。

对于硬模板法，使用具有多孔的金属、半导体、陶瓷、有机高分子等材料作为模板，在孔隙中生长一维纳米结构，该方法对原材料的基本要求是可通过某种方法被填充到孔内。如使用阳极氧化铝作为模板，利用其纳米多孔结构控制金属纳米线形貌和尺寸，再经过化学方法将模板溶解，可以得到整齐排列的金属纳米线，但是这种方法工艺复杂，金属纳米线的结构和尺寸完全受限于模板的孔结构，不利于低成本的大批量生产。

对于软模板法，有些表面活性剂分子在其浓度达到临界胶束浓度时会自发地形成棒状胶束(或反胶束)，这些各向异性的两亲结构可以直接作为软模板，比如采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等高分子软模板来制备纳米线。优点是可以一次性制备较多的产品，但该方法容易在体系中引入其他组分，且软模板附着在纳米线表面不容易除去，一方面增加了生产过程的复杂性，另一方面影响纳米线的导电性等使用性能。

相比模板辅助生长技术，无模板化学合成制备一维纳米结构则更为方便，一方面设备简单，投资少，可以实现一维纳米材料的批量生产，生产能力大；另外还可以通过设计控制一维结构的形貌参数及晶面取向，获得具有不同显微结构的一维纳米结构。然而，现有的无模板化学合成方法中，大多使用有机溶剂，不仅对环境造成污染，而且反应温度较高，一般为110℃。有些方案中使用乙二醇同时作为溶剂和还原剂时，温度需达到约200℃。此外，制得的一维金属纳米材料的直径与长度可调控的范围也较小，不利于更广泛地应用。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种金属纳米线、分散液及其制备方法，反应温度低，且制得的一维金属纳米线的导电性高、尺寸可调控范围广。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种金属纳米线的制备方法，包括以下步骤：S1，配制浓度为0.01～1mol/L的金属离子溶液，加入络合剂、成核剂，通过碱溶液调节pH值为10.0～13.5，制得A溶液；其中，所述金属离子为磁性金属离子或者磁性金属离子和非磁性金属离子的混合；S2，配制0.1～3mol/L的强还原性的还原剂溶液，调节碱溶液调节pH值为10.0～13.5，制得B溶液；S3，将所述A溶液与所述B溶液置于反应容器中充分混合，在50～100℃和0.005～1T的磁场条件下反应，在出现团聚现象之前终止反应，制得含有磁性金属纳米线或者合金纳米线的反应原液。

一种根据如上所述的制备方法制得的金属纳米线。

一种金属纳米线分散液的制备方法，包括以下步骤：S1，配制浓度为0.01～1mol/L的金属离子溶液，加入络合剂、成核剂，通过碱溶液调节pH值为10.0～13.5，制得A溶液；其中，所述金属离子为磁性金属离子或者磁性金属离子和非磁性金属离子的混合；S2，配制0.1～3mol/L的强还原性的还原剂溶液，调节碱溶液调节pH值为10.0～13.5，制得B溶液；S3，将所述A溶液与所述B溶液充分混合，在50～100℃和0.005～1T的磁场条件下反应，在出现团聚现象之前终止反应，制得含有磁性金属纳米线或者合金纳米线的反应原液；S4，将步骤S3所得的反应原液通过蒸馏水或乙醇进行多次洗涤，收集反应原液中的磁性金属纳米线或者合金纳米线，分散于溶液中，制得金属纳米线分散液。

一种根据如上所述的制备方法制得的金属纳米线分散液。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明的金属纳米线的制备方法中，由强还原性的还原剂对金属离子进行还原反应，保证金属离子快速被还原成金属单质，同时引入的成核剂可以保证反应初期通过还原剂的作用产生大量的晶核，保证了后续磁性金属纳米结构的生长。配合反应过程中的磁场调控以及络合剂的作用，磁场使得小的金属晶粒沿磁场方向生长排列成线，络合剂控制反应速率适中，从而允许磁场有充足的时间发挥引导作用制得金属纳米线，不至于反应过快导致磁场来不及作用最终得到大的颗粒状金属。由于反应过程是依赖于强还原性的还原剂的快速还原反应加磁场诱导生长，因此在较低温度(50～100℃)下即可实现反应得到产物，不再像以往那样依赖部分弱还原剂发挥“软模板”作用，靠升高反应温度的条件来缓慢还原、无序排列和生长后，再降温自组装。本发明制得的金属纳米线，金属表面洁净，不存在其它作为模板的物质(例如作为软模板的高分子化合物)，因此制得的金属纳米线的导电性较高，分散性也较好。此外，经验证，本发明的制得的金属纳米线尺寸均一，金属纳米线直径为30nm～300nm、长度为1μm～100μm，尺寸可调控范围广。

【附图说明】

图1是本发明具体实施方式中实施例1制得的镍纳米线扫描电子显微镜照片；

图2是本发明具体实施方式中实施例2制得的钴纳米线扫描电子显微镜照片；

图3是本发明具体实施方式中实施例3制得的镍纳米线扫描电子显微镜照片；

图4是本发明具体实施方式中实施例4制得的镍钴合金纳米线扫描电子显微镜照片；

图5是本发明具体实施方式中实施例5制得的镍纳米线扫描电子显微镜照片。

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明做进一步详细说明。

本具体实施方式中提供一种金属纳米线的制备方法，包括以下步骤：

S1，配制浓度为0.01～1mol/L的金属离子溶液，加入络合剂、成核剂，通过碱溶液调节pH值为10.0～13.5，制得A溶液。其中，所述金属离子为磁性金属离子或者磁性金属离子和非磁性金属离子的混合。

该步骤中，金属离子溶液优选为金属盐溶液。其中，磁性金属离子可为镍、钴、铁的二价金属离子中的一种或多种的混合。金属离子的浓度在0.01～1mol/L，一方面，如果浓度太低，得到的金属纳米线很少，产率低，不利于应用。但如果浓度高于1mol/L时，在后续步骤S3中被还原过程中会产生大量金属纳米线，如果金属纳米线浓度过高，纳米线之间由于相互“焊接”“纠缠”在一起，最终制得的产物是类似海绵的一团金属物质，而不是金属的分散液。强调金属离子至少包括磁性金属离子，则是基于后续能接受外加磁场的作用而排列生长为纳米线。当包括磁性金属离子和非磁性金属离子时，生长过程中以磁性金属作为模板引导非磁性金属的生长，最终制得由磁性金属和非磁性金属构成的合金纳米线。

配制过程中，络合剂可为Na₃C₆H₅O₇、H₃C₆H₅O₇、H₂C₂O₄、Na₂C₂O₄、C₁₀H₁₄N₂Na₂O₈中的一种或多种的混合。优选为Na₃C₆H₅O₇、Na₂C₂O₄，具有良好的络合作用效果，更易实现对反应速度的调控，从而获得设计尺寸下的金属纳米线。成核剂可为贵金属盐和/或贵金属酸，例如选自氯铂酸、氯钯酸、氯金酸，要求成核剂中所含金属离子比所制备的磁性金属离子更容易被还原。

配制A溶液后，用于后续与B溶液混合后发生还原反应。

S2，配制0.1～3mol/L的强还原性的还原剂溶液，调节碱溶液调节pH值为10.0～13.5，制得B溶液。

该步骤中，强还原性的还原剂可为硼氢化钠、硼氢化钾、醛类、水合肼、羟胺、氯化亚锡中的一种或几种的混合。优选地，还原剂为N₂H₄·H₂O、NaBH₄、NH₂OH中的一种或多种的混合。其中，采用N₂H₄·H₂O可以在较短时间内制备出所需结构的镍纳米线，在实际生产中可以提高生产效率。

配制时，还原剂的浓度在0.1～3mol/L，如低于0.1mol/L时，金属纳米线产率低，同时低浓度下还原性不够，也不能很好的形成纳米线结构，高于3mol/L的浓度时，还原剂过量，特别是水合肼，由于本身是剧毒类的还原剂，对于后续处理会有影响。另一方面随着还原剂浓度的提高，反应速率会相应的加快，还原剂浓度太高，还原性强，金属纳米线之间很容易被“冷焊”在一起，形成海绵状的一团物质，从而不能得到均匀分散液。当还原剂过量太多，还原性很强的情况下，一旦体系中被还原出大量纳米线结构，纳米线之间搭接在一起时，很容易在被搭接处还原出的金属单质焊接在一起，也不能得到均匀的纳米线分散液。

S3，将所述A溶液与所述B溶液充分混合，在50～100℃和0.005～1T的磁场条件下反应，在出现团聚现象之前终止反应，制得含有磁性金属纳米线或者合金纳米线的反应原液。

该步骤中，A、B溶液混合在加热反应器中，设定好温度，然后将该反应器整个置于一定强度的磁场下，保持反应一定时间，最后关闭磁场、停止加热，得到含有磁性金属纳米线或者合金纳米线的反应原液。如步骤S1中的金属离子是磁性金属离子，得到的金属纳米线是纯的磁性金属纳米线，其中，纯金属纳米线是铁、钴、镍等磁性金属中的一种。如步骤S1中的金属离子是磁性金属离子与非磁性金属离子的混合或者多种磁性金属离子的混合，得到的金属纳米线即为合金(磁性金属与非磁性金属构成的合金或者两种磁性金属构成的合金)的纳米线。

需说明的是，该步骤中，反应需在出现团聚现象之前及时终止反应。如出现团聚现象，则表明溶液中的金属已团聚成团状海绵结构，不再是可便于后续有效收集金属纳米线的反应原液。由于A溶液和B溶液的具体类别、浓度、以及加热温度等因素的影响，反应所需的时间不一。例如，浓度高时，反应较短的时间即可，稍长即会出现团聚；浓度低时，则需反应较长的时间。一般地，反应时间大概在5～300分钟的范围内，具体时长则因具体反应条件的不同而不同，具体时长的确定依据出现团聚现象来确定。例如，当前条件下反应90分钟出现了团聚现象，则调节下一次相同条件时反应80分钟或者85分钟后及时终止反应，以避免出现团聚，制得反应原液。终止反应可通过停止加热，或者加入溶液以降低反应后溶液的pH值为中性等手段实现。

A、B溶液混合反生还原反应，强还原性的还原剂还原金属离子，使得金属离子快速被还原成金属单质。在反应过程中，成核剂用于保证反应初期通过还原剂的作用产生大量的晶核，保证了后续金属纳米结构的生长。还原反应过程中，施加磁场诱导，通过磁场的磁力使得初期的金属晶粒沿磁场方向生长排列成线，络合剂相配合，控制反应速率不至于过快，而来不及发挥磁场诱导力进行引导排列，就直接生长成为大的颗粒。通过上述还原反应，配合各组分的协同作用，最终通过还原反应，不需要依靠模板，即制得金属纳米线。也因此，可实现在低温(50～100℃)下制得金属纳米线。

磁场强度控制在0.005～1T，如磁场强度低于0.005T，强度太低，被还原的金属晶体不容易受弱磁场作用而排列成线；如磁场强度高于1T，磁场作用太强，金属晶粒快速被还原和排列生长，易聚集冷焊，形成团状物质，而不是分散液。

需说明的是，制备过程中，配制的A溶液和B溶液混合后，溶液中仅存在金属盐、络合剂、还原剂、成核剂这四种物质，不涉及高分子物质或者其它模板剂，这样，在反应后，制得的纳米线表面不存在其它物质(例如高分子化合物层)，因此得到的金属纳米线的表面非常洁净，导电性也高。而且，表面为洁净的金属表面，在水中能通过双电层效应分散而不沉降，因此制得的纳米线也具有良好的分散性，后续制备成分散液可均匀分散，不会发生纳米线的缠绕。

上述制备过程中，优选地，步骤S3为：将A溶液与B溶液分别于50～100℃下预热5～60分钟后再将两者充分混合，在50～100℃和0.005～1T的磁场条件下反应，在出现团聚现象之前终止反应，制得含金属纳米线的反应原液。通过预热的A溶液与B溶液，在混合时即反应初期，还原剂能使成核剂(例如贵金属盐)形成大量且均匀分散的晶核，从而给磁性金属原子生长提供了大量的反应起始位点(晶种)，保证反应的整个过程处于恒定的温度下，从而使得合成的纳米线具有极佳的尺寸均一性。

优选地，步骤S3中添加磁场的方向使得磁场对所述反应容器中的物质产生的磁力的方向与物质所受重力方向平行。反应过程中，生成的磁性金属纳米线受到重力和磁场的磁力，将两者设置为平行方向，从而使得各纳米线尽可能受到同一方向的作用力，从而尽可能地避免纳米线之间的缠绕，最终得到的微观结构是各自均匀分散开的纳米线。

进一步优选地，步骤S3中包括：反应一段时间后，在出现团聚现象之前加入质量分数为0.5％～10％的酸溶液调节反应后的溶液的pH值为6.0～8.5，制得所述反应原液。反应完成后，通过加入稀酸溶液，酸与体系中的碱反应降低pH，调节pH为中性左右，从而使还原剂的还原性大大降低，另外，加入的酸还可以与部分还原剂反应从而最终使还原反应有效终止。通过有效终止还原反应，可以有效避免体系中的磁性金属离子继续被还原，避免造成过量的纳米线间发生缠结、焊接从而团聚的现象。采用稀浓度的、适量的酸来终止可以有效避免这一影响金属纳米线后续制成分散液时稳定性的不利因素，同时通过对浓度和用量的设计也可以避免磁性金属纳米线的结构不至于被酸腐蚀破坏。

优选地，步骤S1中，所述金属离子浓度为0.1～0.75mol/L，通过碱溶液调节pH值为12.0～13.0。在该浓度范围下，生成的金属纳米线尺寸均一，直径为30nm～300nm、长度为1μm～100μm。在该范围下金属纳米线的导电性、纳米线后续分散的稳定性较佳。此外，可实现在上述浓度下的制备，是由于依靠还原剂还原反应，体系中仅为盐溶液、还原剂溶液以及成核剂和络合剂，体系中未引入高分子，体系粘度不会因为纳米线产率增加而快速提高，纳米线间仍能彼此分散。而现有制备过程中，通过软模板引导生长，金属离子的浓度通过较低，仅为几十μmol/g以下，这样设置，主要考虑浓度高难以形成纳米线，且容易沉降的问题。本具体实施方式中不存在这些问题，从而可在该浓度下反应，产量相应也较高。

优选地，步骤S3中，反应温度为50℃～80℃；磁场强度为0.01～0.1T；反应时间为15～60分钟。通过在该反应条件下，反应过程温和、还原反应进行的速率较为合适，所制得的金属纳米线尺寸均一，且可以按需调控金属纳米线的尺寸和形貌特征。

综上，通过本具体实施方式所述的金属纳米线的制备方法，不需要使用任何软模板或硬模板，通过磁场诱导的方法调控磁性金属颗粒沿磁场方向排列、生长、冷焊连接，可实现在低温条件下大批量可控制备直径和长度可调、纯净、单分散的磁性金属纳米线或者合金纳米线。本具体实施方式中，通过磁场、还原剂、成核剂、原材料浓度、温度和反应时间这些因素的综合调控，只在一定范围内获得金属纳米线，否则得到的是类似于微纳米颗粒、纳米海绵等纳米材料。本具体实施方式具有不需要模板、直接在溶液中一锅合成、反应温度低(50～100℃)、尺寸形貌均一且可调控等特点。本具体实施方式工艺简单可靠、反应条件温和、纳米线导电性高、形貌单一、生产效率高、生产成本较低，制得的产品具有纯度高、质量好、尺寸分布均匀等特点，易于进行扩大生产，实现产业化。

上述所制备的金属纳米线可均匀而稳定地分散在水、乙醇等溶剂中。本具体实施方式中还提供一种磁性金属纳米线分散液的制备方法，包括以下步骤：将上述S1～S3步骤后制得的金属纳米线或者合金纳米线的反应原液通过蒸馏水或乙醇进行多次洗涤，收集反应原液中的磁性金属纳米线或者合金纳米线，分散于溶液中，制得磁性金属纳米线分散液。

该步骤中，将制得的磁性金属纳米线收集后分散于水、乙醇、乙二醇、异丙醇中的一种或多种混合的溶剂中制成分散液。收集时，通过磁场吸引、离心、过滤中的任意一种方法收集所述反应原液中的金属纳米线。分散时，可通过超声、漩涡震荡的方法分散于溶液中。

优选地，可在分散时，添加分散剂，添加的分散剂的量占最终制得的分散液的质量分数为0.05～3％。通过添加分散剂可提高其分散稳定性。分散剂可为聚乙烯醇、聚丙烯酸盐、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸盐、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素、明胶、蛋白质、淀粉、海藻酸钠中的一种或者多种。

如下，通过具体实施例验证本具体实施方式的金属纳米线的制备方法制得的金属纳米线的形貌和尺寸范围。

实施例1

(1)配制金属离子溶液(A溶液)：

以水为溶剂按下列浓度配置A溶液400mL，并使用碱溶液调节该溶液的pH为12.5：

NiCl₂ 0.1mol/L

Na₃C₆H₅O₇ 0.05mol/L

H₂PtCl₆ 0.2×10^-3mol/L

(2)配置强还原剂溶液(B溶液)：

配置浓度为0.5mol/L水合肼溶液400mL，使用碱溶液调节到pH值为12.5。

(3)溶液相中还原：

将A溶液与B溶液于60℃水浴条件下分别预热30分钟，然后充分混合并在60℃和0.03T的稳定均匀磁场条件下反应20分钟，制得含有镍纳米线的反应原液。

(4)后处理：

将反应后的溶液倒入去离子水中进行稀释，接下来使用真空抽滤方法提取出镍纳米线，再使用1L的蒸馏水清洗三次，再用乙醇清洗三次，将收集到的反应原液中的镍纳米线，分散于水中，得到可稳定分散的磁性镍纳米线分散液。

经过扫描电子显微镜(SEM)测试，步骤(3)中所得到的镍纳米线的平均直径为75纳米，平均长度为6微米。

实施例2

(1)配制金属离子溶液(A溶液)：

CoCl₂ 0.1mol/L

H₃C₆H₅O₇ 0.05mol/L

H₂PtCl₆ 0.2×10^-3mol/L

(2)配置强还原剂溶液(B溶液)：

配置浓度为0.5mol/L硼氢化钠溶液400mL，使用碱溶液调节到pH值为12.5。

(3)溶液相中还原：

将A溶液与B溶液于80℃水浴条件下分别预热30分钟，然后充分混合并在80℃和0.04T的稳定均匀磁场条件下反应20分钟，制得含有钴纳米线的反应原液。

(4)后处理：

将反应后的溶液立即倒入去离子水中进行稀释，接下来使用真空抽滤方法提取出金属纳米线，再使用1L的蒸馏水清洗三次，再用乙醇清洗三次，再经过抽滤、60℃干燥，即得到钴纳米线成品。将所得的钴纳米线分散于乙二醇中，并且添加质量分数为1％的分散剂羟丙基纤维素，通过超声在水中进行二次分散，即得磁性钴纳米线分散液。

经过扫描电子显微镜(SEM)测试，步骤(3)中所得到的钴纳米线的平均直径为85纳米，平均长度为12微米。

实施例3

(1)配制金属离子溶液(A溶液)：

NiCl₂ 0.3mol/L

Na₃C₆H₅O₇ 0.05mol/L

H₂AuCl₄ 0.5×10^-3mol/L

(2)配置强还原剂溶液(B溶液)：

配置浓度为0.5mol/L羟胺溶液400mL，使用碱溶液调节到pH值为12.5。

(3)溶液相中还原：

将A溶液与B溶液于60℃水浴条件下分别预热30分钟，然后充分混合并在80℃和0.03T的稳定均匀磁场条件下反应20分钟，制得含有镍纳米线的反应原液。

(4)后处理：

将反应后的溶液立即倒入去离子水中进行稀释，接下来使用真空抽滤方法提取出金属纳米线，再使用1L的蒸馏水清洗三次，再用乙醇清洗三次，将收集到的反应原液中的镍纳米线，分散于异丙醇中，添加质量分数为0.5％的分散剂聚乙烯吡咯烷酮，得到可稳定分散的磁性镍纳米线分散液。

经过扫描电子显微镜(SEM)测试，步骤(3)中所得到的镍纳米线平均直径为56纳米，平均长度为10微米。

实施例4

(1)配制金属离子溶液(A溶液)：

以水为溶剂按下列浓度配置A溶液400mL并使用碱溶液调节该溶液的pH为125：

NiCl₂ 0.05mol/L

CoCl₂ 0.05mol/L

H₃C₆H₅O₇ 0.05mol/L

H₂PtCl₆ 0.2×10^-3mol/L

(2)配置强还原剂溶液(B溶液)：

配置浓度为0.1mol/L水合肼溶液400mL，再使用碱溶液调节到pH值为12.5.

(3)溶液相中还原：

将A溶液与B溶液于60℃水浴条件下分别预热30分钟，然后充分混合，并在60℃和0.03T的稳定均匀磁场条件下反应15分钟，然后加入质量分数为1％的硝酸调节溶液的pH为7.5，制得镍钴合金纳米线的反应原液。

(4)后处理：

将反应后的溶液倒入去离子水中进行稀释，接下来使用真空抽滤方法提取出金属纳米线，再使用1L的蒸馏水清洗三次，再用乙醇清洗三次，将收集到的反应原液中的镍纳米线，分散于水和乙醇的混合溶液中，并添加质量分数为1.5％的分散剂羧甲基纤维素，得到可稳定分散的磁性镍钴合金纳米线的分散液。

经过扫描电子显微镜(SEM)测试，所得到镍钴合金纳米线平均直径为83纳米，平均长度为25微米。

实施例5

(1)配制金属离子溶液(A溶液)：

NiCl₂ 0.1mol/L

Na₂C₂O₄ 0.035mol/L

H₂PdCl₄ 0.2×10^-3mol/L

(2)配置强还原剂溶液(B溶液)：

配置浓度为0.25mol/L水合肼溶液400mL，再使用碱溶液调节到pH值为12.5.

(3)溶液相中还原：

将A溶液与B溶液于80℃水浴条件下分别预热30分钟，然后充分混合，并在60℃和0.03T的稳定均匀磁场条件下反应60分钟，然后加入质量分数为2％的盐酸调节溶液的pH为7.5，制得含有镍纳米线的反应原液。

(4)后处理：

将反应后的溶液倒入去离子水中进行稀释，使用真空抽滤方法提取出镍纳米线，再使用1L的蒸馏水清洗三次，再用乙醇清洗三次，将收集到的反应原液中的镍纳米线，分散于乙醇中，并添加质量分数为2％的分散剂聚乙烯吡咯烷酮，得到可稳定分散的磁性镍纳米线分散液。

经过扫描电子显微镜(SEM)测试，所得到镍纳米线平均直径为55纳米，平均长度为12微米。

从上述各实施例中纳米线的具体长度和数据可知，本具体实施方式的制备方法，通过调整金属离子浓度、还原剂浓度、反应的总时间和反应温度，即可控制金属纳米线的尺寸。本具体实施方式制得的金属纳米线的尺寸均落入“直径为30nm～300nm、长度为1μm～100μm”的范围内，该尺寸范围较为优选，金属纳米线导电性好，后续制得的分散液的稳定性也佳。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种金属纳米线的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，配制浓度为0.01～1mol/L的金属离子溶液，加入络合剂、成核剂，通过碱溶液调节pH值为10.0～13.5，制得A溶液；其中，所述金属离子为磁性金属离子或者磁性金属离子和非磁性金属离子的混合；S2，配制0.1～3mol/L的强还原性的还原剂溶液，调节碱溶液调节pH值为10.0～13.5，制得B溶液；S3，将所述A溶液与所述B溶液置于反应容器中充分混合，在50～100℃和0.005～1T的磁场条件下反应，在出现团聚现象之前终止反应，制得含有磁性金属纳米线或者合金纳米线的反应原液。

2.根据权利要求1所述的金属纳米线的制备方法，其特征在于：步骤S3为：将A溶液与B溶液分别于50～100℃下预热5～60分钟后再将两者充分混合，在50～100℃和0.005～1T的磁场条件下反应，在出现团聚现象之前终止反应，制得所述反应原液。

3.根据权利要求1或2所述的金属纳米线的制备方法，其特征在于：步骤S3中包括：反应一段时间后，在出现团聚现象之前加入质量分数为0.5％～10％的酸溶液调节反应后的溶液的pH值为6.0～8.5，制得所述反应原液。

4.根据权利要求1所述的金属纳米线的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述金属离子浓度为0.1～0.75mol/L，通过碱溶液调节pH值为12.0～13.0。

5.根据权利要求1所述的金属纳米线的制备方法，其特征在于：步骤S3中，反应温度为50℃～80℃；磁场强度为0.01～0.1T；反应时间为15～60分钟。

6.根据权利要求1所述的金属纳米线的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述磁场的方向使得对所述反应容器中的物质产生的磁力的方向与物质所受重力方向平行。

7.一种根据权利要求1所述的制备方法制得的金属纳米线。

8.一种金属纳米线分散液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，配制浓度为0.01～1mol/L的金属离子溶液，加入络合剂、成核剂，通过碱溶液调节pH值为10.0～13.5，制得A溶液；其中，所述金属离子为磁性金属离子或者磁性金属离子和非磁性金属离子的混合；S2，配制0.1～3mol/L的强还原性的还原剂溶液，调节碱溶液调节pH值为10.0～13.5，制得B溶液；S3，将所述A溶液与所述B溶液充分混合，在50～100℃和0.005～1T的磁场条件下反应，在出现团聚现象之前终止反应，制得含有磁性金属纳米线或者合金纳米线的反应原液；S4，将步骤S3所得的反应原液通过蒸馏水或乙醇进行多次洗涤，收集反应原液中的磁性金属纳米线或者合金纳米线，分散于溶液中，制得金属纳米线分散液。

9.根据权利要求1所述的金属纳米线分散液的制备方法，其特征在于：步骤S4中，将收集到的磁性金属纳米线或者合金纳米线分散在水、乙醇、乙二醇、异丙醇中的一种或多种混合的溶剂中，还包括添加分散剂，所述分散剂占最终制得的分散液的质量分数为0.05～3％。

10.一种根据权利要求8所述的制备方法制得的金属纳米线分散液。