CN111850528A - 一种纳米银线表面抗氧化抗硫化保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种纳米银线表面抗氧化抗硫化保护方法，包括如下步骤：(1)取纳米银线分散液置于容器中，加入表面活性剂、弱还原剂和溶剂，搅拌均匀；(2)在步骤(1)所得溶液中加入贵金属前驱体溶液，在30～60℃的温度下搅拌反应，在纳米银线表面修饰贵金属；(3)离心过滤，重新分散得到表面贵金属修饰的纳米银线分散液。本发明通过纳米银线表面修饰贵金属，使得纳米银线的表面具备抗氧化抗硫化能力，提高了存放的长期稳定性；同时表面修饰的贵金属可一定程度增强纳米银线薄膜的导电性；另外，贵金属保护层基本不会增加纳米银线的尺寸，表面修饰后的纳米银线制成薄膜后亦不会增加薄膜厚度，不会影响其在超薄器件中的使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米银线保护方法，特别涉及一种纳米银线表面抗氧化抗硫化保护方法。
背景技术
纳米银线是即将产业化的纳米材料，相比于传统的ITO具备更高的柔性、透明度和导电性，因此可以应用于太阳能电池电极、OLED显示、柔性触控板等领域中。
但是，以纳米银线为导电网络制备的透明导电膜存在着长时间空气放置膜会泛黄，若与硫接触会变黑的现象，从而导致透明导电膜失去导电性甚至不导电。这种现象是由于纳米银线与空气的氧或者硫接触发生表面氧化或硫化，从而导致纳米银线失活。
因此如何提高纳米银线的空气稳定性改善其性能是现今研究的一大挑战。大部分研究都集中于纳米银线的合成工作，也有少部分研究是通过印刷涂层的方式来保护纳米银线，这种方法能一定程度提高纳米银线的空气稳定性，但是，会影响其导电性能，同时也会大大增加膜厚，限制其应用。
发明内容
发明目的：针对纳米银线空气稳定性差影响导电性能的问题，本发明提供一种纳米银线表面抗氧化抗硫化保护方法，实现了纳米银线的长期稳定保存。
技术方案：本发明所述的一种纳米银线表面抗氧化抗硫化保护方法，包括如下步骤：
(1)取纳米银线分散液置于容器中，加入表面活性剂、弱还原剂和溶剂，搅拌均匀；
(2)在步骤(1)所得溶液中加入贵金属前驱体溶液，在30～60℃的温度下搅拌反应，在纳米银线表面修饰贵金属；
(3)离心过滤，重新分散得到表面贵金属修饰的纳米银线分散液。
较优的，步骤(1)中，纳米银线分散性中的纳米银线、表面活性剂、弱还原剂的摩尔比为1:1～6:0.01～0.05。溶剂的量不限，保证溶质分散开即可。
其中，表面活性剂可为聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵或聚乙二醇，最好为聚乙烯吡咯烷酮。弱还原剂可为抗坏血酸、磷酸、柠檬酸三钠或油酸钠，最好为抗坏血酸；弱还原剂可提供酸性环境，促进贵金属前驱体水解。溶剂可为乙腈、去离子水、环己烷、乙二醇、N,N-二甲基甲酰胺等。
上述步骤(2)中，纳米银线表面修饰的贵金属优选为金和/或铂，相应的，贵金属前驱体溶液可为氯金酸溶液和/或氯铂酸溶液。优选的，当贵金属前驱体溶液为氯金酸溶液时，纳米银线的摩尔量与氯金酸溶液中金的摩尔量之比大于3:1；当贵金属前驱体溶液为氯铂酸溶液时，纳米银线的摩尔量与氯铂酸溶液中铂的摩尔量之比大于4:1；当贵金属前驱体溶液为氯金酸与氯铂酸的混合溶液时，纳米银线的摩尔量与混合溶液中贵金属的摩尔量之比大于4:1。表面修饰的机理为贵金属置换纳米银线表面的银原子，纳米银线表面的银由于被置换掉了，贵金属替代了银原子，使得纳米银线表面化学稳定性增强，起到了类似保护层的效果。贵金属的量越大，纳米银线中被置换的银原子越多；优选的，控制纳米银线与贵金属的摩尔比远远大于上述比例值同时小于1000:1即可，仅采用微量的贵金属修饰纳米银线表面，即可保证纳米银线的空气稳定性，避免其氧化或硫化；同时也避免纳米银线内部过多银被置换、影响其性能。
上述步骤(3)中，离心过滤时，离心转速优选为1500～3000转/分钟。重新分散时，采用的分散剂可为去离子水或醇类溶液。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点为：本发明通过纳米银线表面修饰贵金属作为保护层，使得纳米银线的表面具备抗氧化抗硫化能力，提高了存放的长期稳定性；同时，在纳米银线表面修饰贵金属，可一定程度增强纳米银线薄膜的导电性；另外，修饰贵金属的过程是贵金属与银原子的置换过程，基本不会增加纳米银线的尺寸，表面修饰后的纳米银线制成薄膜后亦不会增加薄膜厚度，不会影响其在超薄器件中的使用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
取质量浓度为10mg/mL的纳米银线1毫升，加入9毫升去离子水进行稀释，然后加入质量浓度为5wt％的聚乙烯吡咯烷酮2毫升，摩尔浓度为0.1M的抗坏血酸100微升，以上配置的溶液均以去离子水为溶剂，搅拌30分钟至均匀混合后，加入摩尔浓度为0.01M的氯铂酸溶液20微升，温度保持50℃，搅拌30分钟。后用2000转/分钟的速度离心，倒掉上层清液，分散在10毫升去离子水中，得到表面贵金属修饰的纳米银线分散液。
将获得的表面贵金属修饰的纳米银线分散液置于空气中存放180天后，依然呈现暗灰色，不泛黄。将该表面贵金属修饰的纳米银线分散液与硫单质一起存放60天后，纳米银线分散液依然不泛黑。
实施例2
取质量浓度为10mg/mL的纳米银线1毫升，加入4毫升去离子水，然后加入质量浓度为5wt％的十六烷基三甲基溴化铵溶液1毫升，摩尔浓度为0.1M的柠檬酸100微升，以上配置的溶液均以去离子水为溶剂，搅拌45分钟至均匀混合后，加入摩尔浓度为0.01M的氯铂酸溶液20微升，温度保持60℃，搅拌30分钟。后用1500转/分钟的速度离心，倒掉上层清液，分散在10毫升无水乙醇中，得到表面贵金属修饰的纳米银线分散液。
将获得的表面贵金属修饰的纳米银线分散液置于空气中存放180天后，依然呈现暗灰色，不泛黄。将该表面贵金属修饰的纳米银线分散液与硫单质一起存放60天后，纳米银线分散液依然不泛黑。
实施例3
取质量浓度为10mg/mL的纳米银线1毫升，加入9毫升乙二醇，然后加入质量浓度为5wt％的聚乙二醇4毫升，摩尔浓度为0.1M的磷酸150微升，以上配置的溶液均以乙二醇为溶剂，搅拌30分钟至均匀混合后，加入摩尔浓度为0.03M的氯金酸溶液20微升，温度保持30℃，搅拌30分钟。后用3000转/分钟的速度离心，倒掉上层清液，分散在10毫升异丙醇中，得到表面贵金属修饰的纳米银线分散液。
将获得的表面贵金属修饰的纳米银线分散液置于空气中存放180天后，依然呈现暗灰色，不泛黄。将该表面贵金属修饰的纳米银线分散液与硫单质一起存放60天后，纳米银线分散液依然不泛黑。
实施例4
取质量浓度为10mg/mL的纳米银线1毫升，加入7毫升乙腈，然后加入质量浓度为5wt％的十六烷基三甲基氯化铵2毫升，乙腈2毫升，摩尔浓度为0.1M的柠檬酸三钠125微升，以上溶液的溶剂均为乙腈，搅拌30分钟至均匀混合后，加入摩尔浓度为0.015M的氯金酸和氯铂酸混合溶液30微升，温度保持30℃，搅拌30分钟。后用2000转/分钟的速度离心，倒掉上层清液，分散在10毫升无水乙醇中，得到表面贵金属修饰的纳米银线分散液。
将获得的表面贵金属修饰的纳米银线分散液置于空气中存放180天后，依然呈现暗灰色，不泛黄。将该表面贵金属修饰的纳米银线分散液与硫单质一起存放60天后，纳米银线分散液依然不泛黑。
实施例5
取质量浓度为10mg/mL的纳米银线1毫升，加入7毫升N,N-二甲基甲酰胺，然后加入质量浓度为5wt％的聚乙二醇2毫升，乙腈2毫升，摩尔浓度为0.1M的油酸钠125微升，以上溶液的溶剂均为乙腈，搅拌30分钟至均匀混合后，加入摩尔浓度为0.02M的氯金酸溶液30微升，温度保持60℃，搅拌30分钟。后用2000转/分钟的速度离心，倒掉上层清液，分散在10毫升异丙醇中，得到表面贵金属修饰的纳米银线分散液。
将获得的表面贵金属修饰的纳米银线分散液置于空气中存放180天后，依然呈现暗灰色，不泛黄。将该表面贵金属修饰的纳米银线分散液与硫单质一起存放60天后，纳米银线分散液依然不泛黑。
Claims (9)
1.一种纳米银线表面抗氧化抗硫化保护方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取纳米银线分散液置于容器中，加入表面活性剂、弱还原剂和溶剂，搅拌均匀；
(2)在步骤(1)所得溶液中加入贵金属前驱体溶液，在30～60℃的温度下搅拌反应，在纳米银线表面修饰贵金属；
(3)离心过滤，重新分散得到表面贵金属修饰的纳米银线分散液。
2.根据权利要求1所述的纳米银线表面抗氧化抗硫化保护方法，其特征在于，步骤(1)中，纳米银线、表面活性剂、弱还原剂的摩尔比为1:1～6:0.01～0.05。
3.根据权利要求1所述的纳米银线表面抗氧化抗硫化保护方法，其特征在于，步骤(1)中，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵或聚乙二醇。
4.根据权利要求1所述的纳米银线表面抗氧化抗硫化保护方法，其特征在于，步骤(1)中，所述弱还原剂为抗坏血酸、磷酸、柠檬酸三钠或油酸钠。
5.根据权利要求1所述的纳米银线表面抗氧化抗硫化保护方法，其特征在于，步骤(1)中，所述溶剂为乙腈、去离子水、环己烷、乙二醇或N,N-二甲基甲酰胺。
6.根据权利要求1所述的纳米银线表面抗氧化抗硫化保护方法，其特征在于，步骤(2)中，所述贵金属前驱体溶液为氯金酸溶液和/或氯铂酸溶液，纳米银线表面修饰的贵金属为金和/或铂。
7.根据权利要求6所述的纳米银线表面抗氧化抗硫化保护方法，其特征在于，所述贵金属前驱体溶液为氯金酸溶液，纳米银线的摩尔量与氯金酸溶液中金的摩尔量之比大于3:1；所述贵金属前驱体溶液为氯铂酸溶液，纳米银线的摩尔量与氯铂酸溶液中铂的摩尔量之比大于4:1；所述贵金属前驱体溶液为氯金酸与氯铂酸的混合溶液，纳米银线的摩尔量与混合溶液中贵金属的摩尔量之比大于4:1。
8.根据权利要求1所述的纳米银线表面抗氧化抗硫化保护方法，其特征在于，步骤(3)中，离心过滤时，控制离心转速为1500～3000转/分钟。
9.根据权利要求1所述的纳米银线表面抗氧化抗硫化保护方法，其特征在于，步骤(3)中，重新分散时，采用的分散剂为去离子水或醇类溶液。
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