CN108436102A - 一种高长径比纳米银线的制备方法 - Google Patents

一种高长径比纳米银线的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高长径比纳米银线的制备方法，首先配制反应溶液：将六水合二氯化镍溶于乙二醇，形成反应溶液A；将聚乙烯吡咯烷酮溶于乙二醇，形成反应溶液B；将硝酸银溶于乙二醇，形成反应溶液C；然后将反应溶液A、反应溶液B混合搅拌得到混合溶液；将步骤(2)得到的混合溶液滴加至反应溶液C中，并搅拌；然后将步骤(3)所得溶液移至聚四氟乙烯反应釜中，并将反应釜置于鼓风干燥箱反应；反应结束后冷却至室温；最后将反应产物洗涤、离心、干燥，得到高长径比的纳米银线。本发明原料易得，工艺简单，能耗低，团聚少，易于实施；所得纳米银线直径小，纳米银线合格率高。

Description

一种高长径比纳米银线的制备方法
技术领域
本发明涉及属于纳米材料生产技术领域，具体涉及一种高长径比纳米银线的制备方法。
背景技术
ITO一直是制造柔性薄膜的重要材料，但其原材料铟稀缺，价格昂贵，薄膜机械稳定性差，功函数偏低，无法满足不同领域光电器件对透明导电薄膜的更高要求，因此科学家在寻找一种能够代替ITO的材料，近年来，研究者已发现纳米银线十分具有代替ITO材料的潜力。而纳米银线直径越小，透光率越好，所以研究开发直径小、长径比大的纳米银线具有十分重要的意义。
目前纳米银线的制备方法很多，常见的有模板法、光还原法、晶种法、微波法、水热法、溶剂热法、多元醇法等，其中多元醇法操作简单，反应环境友好，原料易得，受到大多数人的青睐。但现有多元醇技术制得的纳米银线中含有大量的副产物，易团聚，工艺繁琐，因此造成了生产成本的压力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高长径比纳米银线的制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的纳米银线的形貌和尺寸可通过控制氯化物浓度、反应时间和PVP/AgNO3摩尔比来实现。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高长径比纳米银线的制备方法，包括以下步骤：
(1)配制反应溶液
a.将六水合二氯化镍溶于乙二醇，形成反应溶液A；
b.将聚乙烯吡咯烷酮溶于乙二醇，形成反应溶液B；
c.将硝酸银溶于乙二醇，形成反应溶液C；
(2)将反应溶液A、反应溶液B混合搅拌得到混合溶液；
(3)将步骤(2)得到的混合溶液滴加至反应溶液C中，并搅拌；
(4)将步骤(3)所得溶液移至聚四氟乙烯反应釜中，并将反应釜置于鼓风干燥箱反应；
(5)反应结束后冷却至室温；
(6)将反应产物洗涤、离心、干燥，得到高长径比的纳米银线。
进一步地，步骤(1)反应溶液A中氯化物的浓度为0.002mol/L。
进一步地，步骤(1)反应溶液B中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为0.15-0.25mol/L。
进一步地，步骤(1)反应溶液C中硝酸银的浓度为0.1mol/L。
进一步地，步骤(2)中反应溶液A和反应溶液B的体积比为0.01-0.35。
进一步地，步骤(3)中混合溶液和反应溶液C的体积比为1.01-1.35。
进一步地，步骤(4)中反应温度为160℃，反应时间为2-12h。
进一步地，步骤(6)采用乙醇洗涤2-3次，离心转速为4000rpm。
进一步地，所制备的纳米银线的直径为20-100nm，长径比为30-1000。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明原料易得，工艺简单，能耗低，团聚少，易于实施。其中六水合二氯化镍有催化反应进行的作用，同时提供一定量的氯离子，可以促进纳米银线的生长，使纳米银线更细，缩短反应时间，同时反应采用高压反应釜，可以控制温度和压力，密闭的反应环境使制得的纳米银线尺寸更均匀，合格率更高。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的高长径比纳米银线的扫描电镜图；
图2为本发明实施例4制备的高长径比纳米银线的扫描电镜图；
图3为本发明实施例6制备的高长径比纳米银线的扫描电镜图。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式做进一步详细描述：
一种高长径比纳米银线的制备方法，包括如下步骤：
(1)配置三种溶液或试剂
a.将六水合二氯化镍溶于乙二醇，形成氯化物浓度为0.002mol/L的反应溶液A；
b.将PVP溶于乙二醇，形成PVP浓度为0.15-0.25mol/L的反应溶液B；
c.将硝酸银溶于乙二醇，形成AgNO3浓度为0.1mol/L的反应溶液C；
(2)将反应溶液A、反应溶液B按体积比为0.01-0.35混合搅拌；
(3)逐滴滴加步骤(2)所得混合溶液至反应溶液C中，混合溶液和反应溶液C的体积比为1.01-1.35，并磁力搅拌；
(4)将步骤(3)所得溶液移至反应釜中，并将反应釜至于鼓风干燥箱中加热，持续保温，加热温度为160℃，保温时间为2-12h；
(5)冷却至室温；
(6)将反应产物洗涤、离心、干燥处理，得到直径小、高长径比的纳米银线，采用乙醇洗涤2-3次，离心转速为4000rpm，所得到的纳米银线的直径20-100nm，长径比30-1000。
本发明制备过程以硝酸银为银源，采用六水合二氯化镍作为催化剂，通过改变其浓度控制纳米银线的形貌和尺寸，结合多元醇与溶剂热法将硝酸银中的Ag+还原得到高长径比的纳米银线。本发明提供的纳米银线直径20-100nm，长径比30-1000。本发明中公开的方法具有原料简单、成本低、操作简易、制备效率高以及产品直径小等优点，有良好的应用及产业化前景。
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：
实施例1
(1)配置三种溶液或试剂
a.将六水合二氯化镍溶于乙二醇中，形成反应溶液A，其中氯化物的浓度为0.002mol/L；
b.将PVP溶于乙二醇中，形成反应溶液B，其中PVP的浓度为0.15mol/L；
c.将AgNO3溶于乙二醇中，形成反应溶液C，其中AgNO3的浓度为0.1mol/L；
(2)取0.56ml的反应溶液A，滴加至40ml的反应溶液B中，磁力搅拌，形成混合溶液。将混合溶液逐滴滴加到40ml的反应溶液C中，并磁力搅拌。将上述混合体系移至反应釜中，在160℃下反应4h。反应产物分别用乙醇洗涤三次，分别在4000rpm下离心15min，产物分散在乙醇溶液中保存。
图1是本实施例制备的高长径比纳米银线的扫描电镜图片。从图1中可以看出制备的银线直径小于100nm，长度大于4μm。
实施例2
(1)配置三种溶液或试剂
a.将氯化物溶于乙二醇中，形成反应溶液A，其中氯化物的浓度为0.002mol/L；
b.将PVP溶于乙二醇中，形成反应溶液B，其中PVP的浓度为0.15mol/L；
c.将AgNO3溶于乙二醇中，形成反应溶液C，其中AgNO3的浓度为0.1mol/L；
(2)取14.1ml的反应溶液A，滴加至40ml的反应溶液B中，磁力搅拌，形成混合溶液。将混合溶液逐滴滴加到40ml的反应溶液C中，并磁力搅拌。将上述混合体系移至反应釜中，在160℃下反应4h。反应产物分别用乙醇洗涤三次，分别在4000rpm下离心15min，产物分散在乙醇溶液中保存。
图2是本实施例制备的高长径比纳米银线的扫描电镜图片。所制备纳米银线的直径小于70nm，长度大于4μm。
实施例3
(1)配置三种溶液或试剂
a.将氯化物溶于乙二醇溶液中，形成反应溶液A，其中氯化物的浓度为0.002mol/L；
b.将PVP溶于乙二醇溶液中，形成反应溶液B，其中PVP的浓度为0.15mol/L；
c.将AgNO3溶于乙二醇溶液中，形成反应溶液C，其中AgNO3的浓度为0.1mol/L；
(2)取8.88ml的反应溶液A，滴加至40ml的反应溶液B中，磁力搅拌，形成混合溶液。将混合溶液逐滴滴加到40ml的反应溶液C中，并磁力搅拌。将上述混合体系移至反应釜中，在160℃下反应2h。反应产物分别用乙醇洗涤三次，分别在4000rpm下离心15min，产物分散在乙醇溶液中保存。制备的银线直径小于40nm，长度在200-900nm之间。
实施例4
(1)配置三种溶液或试剂
a.将氯化物溶于乙二醇溶液中，形成反应溶液A，其中氯化物的浓度为0.002mol/L；
b.将PVP溶于乙二醇溶液中，形成反应溶液B，其中PVP的浓度为0.15mol/L；
c.将AgNO3溶于乙二醇溶液中，形成反应溶液C，其中AgNO3的浓度为0.1mol/L；
(2)取8.88ml的反应溶液A，滴加至40ml的反应溶液B中，磁力搅拌，形成混合溶液。将混合溶液逐滴滴加到40ml的反应溶液C中，并磁力搅拌。将上述混合体系移至反应釜中，在160℃下反应12h。反应产物分别用乙醇洗涤三次，分别在4000rpm下离心15min，产物分散在乙醇溶液中保存。
图2是本实施例制备的高长径比纳米银线的扫描电镜图片。从图2中可以看出制备的银线直径在20-35nm之间，长度10μm左右。
实施例5
(1)配置三种溶液或试剂
a.将氯化物溶于乙二醇溶液中，形成反应溶液A，其中氯化物的浓度为0.002mol/L；
b.将PVP溶于乙二醇溶液中，形成反应溶液B，其中PVP的浓度为0.25mol/L；
c.将AgNO3溶于乙二醇溶液中，形成反应溶液C，其中AgNO3的浓度为0.1mol/L；
(2)取8.88ml的反应溶液A，滴加至40ml的反应溶液B中，磁力搅拌，形成混合溶液。将混合溶液逐滴滴加到40ml的反应溶液C中，并磁力搅拌。将上述混合体系移至反应釜中，在160℃下反应10h。反应产物分别用乙醇洗涤两次，分别在4000rpm下离心15min，产物分散在乙醇溶液中保存。制备的银线直径30-40nm，长度15μm以上，长径比高于600。
实施例6
(1)配置三种溶液或试剂
a.将氯化物溶于乙二醇溶液中，形成反应溶液A，其中氯化物的浓度为0.002mol/L；
b.将PVP溶于乙二醇溶液中，形成反应溶液B，其中PVP的浓度为0.2mol/L；
c.将AgNO3溶于乙二醇溶液中，形成反应溶液C，其中AgNO3的浓度为0.1mol/L；
(2)取8.88ml的反应溶液A，滴加至40ml的反应溶液B中，磁力搅拌，形成混合溶液。将混合溶液逐滴滴加到40ml的反应溶液C中，并磁力搅拌。将上述混合体系移至反应釜中，在160℃下反应10h。反应产物分别用乙醇洗涤两次，分别在4000rpm下离心15min，产物分散在乙醇溶液中保存。
图3是本实施例制备的高长径比纳米银线的扫描电镜图片，从图3中可以看出，制备的银线直径在20-35nm之间，长度在15μm以上，长径比达1000。

Claims (9)

1.一种高长径比纳米银线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配制反应溶液
a.将六水合二氯化镍溶于乙二醇，形成反应溶液A；
b.将聚乙烯吡咯烷酮溶于乙二醇，形成反应溶液B；
c.将硝酸银溶于乙二醇，形成反应溶液C；
(2)将反应溶液A、反应溶液B混合搅拌得到混合溶液；
(3)将步骤(2)得到的混合溶液滴加至反应溶液C中，并搅拌；
(4)将步骤(3)所得溶液移至聚四氟乙烯反应釜中，并将反应釜置于鼓风干燥箱反应；
(5)反应结束后冷却至室温；
(6)将反应产物洗涤、离心、干燥，得到高长径比的纳米银线。
2.根据权利要求1所述的一种高长径比纳米银线的制备方法，其特征在于，步骤(1)反应溶液A中氯化物的浓度为0.002mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种高长径比纳米银线的制备方法，其特征在于，步骤(1)反应溶液B中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为0.15-0.25mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种高长径比纳米银线的制备方法，其特征在于，步骤(1)反应溶液C中硝酸银的浓度为0.1mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种高长径比纳米银线的制备方法，其特征在于，步骤(2)中反应溶液A和反应溶液B的体积比为0.01-0.35。
6.根据权利要求1所述的一种高长径比纳米银线的制备方法，其特征在于，步骤(3)中混合溶液和反应溶液C的体积比为1.01-1.35。
7.根据权利要求1所述的一种高长径比纳米银线的制备方法，其特征在于，步骤(4)中反应温度为160℃，反应时间为2-12h。
8.根据权利要求1所述的一种高长径比纳米银线的制备方法，其特征在于，步骤(6)采用乙醇洗涤2-3次，离心转速为4000rpm。
9.根据权利要求1所述的一种高长径比纳米银线的制备方法，其特征在于，所制备的纳米银线的直径为20-100nm，长径比为30-1000。
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