CN111922359B - 一种纯净银纳米线的制备方法 - Google Patents

一种纯净银纳米线的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种纯净银纳米线的制备方法，属于银纳米材料制备领域，先配制A溶液（聚二烯二甲基氯化铵的乙二醇溶液），其浓度为0.05mol/L‑0.1mol/L和B溶液（硝酸银的乙二醇溶液），其浓度为0.4mol/L；然后磁力搅拌下在A溶液中再滴加等体积的B溶液，将混合的溶液在室温下磁力搅拌10‑20min，再加热到160‑200℃，反应6‑10个小时，获得产物；将产物在室温下冷却后用离心机分离，离心后的产品经过洗涤后分散在乙醇中；通过使用新型的包覆剂聚二烯二甲基氯化铵制备出银纳米线，且通过洗涤，能够去除银线表面包覆的保护剂，从而制备出纯净的银纳米线，以实现更好的导电性和透光率。

Description

一种纯净银纳米线的制备方法
技术领域
本发明属于银纳米材料制备领域，具体涉及到一种纯净银纳米线的制备方法。
技术背景
高导电性的透明电极在许多光电器件中有很重要的应用。如触摸屏、液晶显示器（LCD）、发光二极管（LED）、有机发光二极管（OLED）等，这些技术在过去几年显示出了迅速的增长。在这个领域目前应用最广泛的材料铟锡氧化物（ITO）由于其脆性可能无法满足下一代柔性光电显示设备的要求。近年来，金属纳米线，特别是以银纳米线（AgNWs）为基础的透明导电网络发挥了重要作用。银纳米线是下一代柔性显示器件中最具潜力的重要材料。
目前，人们开发出了许多银纳米线的制备方法。在这些方法中，多元醇法由于其成本低廉，操作简单，并且收率高成为了制备银纳米线最重要的方法。但是多元醇法制备银纳米线经常需要使用大量聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为保护剂，来控制银纳米线的生长。例如，专利公开号CN 111001820 A溶液（公开日为2020.04.14）的中国发明专利，公开了一种银纳米线的制造方法，通过向含有PVP与卤化物的乙二醇溶液中加入硝酸银的乙二醇溶液，并在一定温度下反应得到银线，其使用的PVP浓度高达10-500mmol/L。这种方法存在的不足是，PVP会包覆在制备出的银纳米线的表面极难去除，并且残留的PVP会严重影响银纳米线网络的导电性，极大限制了其在光电领域的应用。
发明内容
本发明的目的旨在解决常规多元醇法制备银线后，银线表面包覆的PVP难以去除的问题，实现获得透明度高，导电性好的银纳米线材料。
本发明通过以下技术方案实现：
一种纯净银纳米线的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1，分别配制A溶液:聚二烯二甲基氯化铵的乙二醇溶液，其浓度为0.05mol/L-0.1mol/L和B溶液:硝酸银的乙二醇溶液，其浓度为0.4mol/L；
步骤2，磁力搅拌下在A溶液中滴加等体积的B溶液，将混合的溶液在室温下磁力搅拌10-20min，再加热到160-200℃，反应6-10个小时，获得产物；
步骤3，将产物在室温下冷却后用离心机分离，离心后的产品经过洗涤后分散在乙醇中。进一步的，步骤1中所述的聚二烯二甲基氯化铵的分子量为100000-500000，所述的硝酸银在配制溶液前经20-100目过筛，所述乙二醇为无水乙二醇。
进一步的，B溶液可通过超声进行溶解配制，其中超声时间为3-5min，超声频率为40KHz。
进一步的，A溶液的配制通过磁力搅拌进行混合，搅拌转速为100-500rpm。
进一步的，步骤2中滴加B溶液的速度为1-3mL/min，其磁力搅拌的转速为350-600rpm。
进一步的，步骤2中的加热方式为预先加热到指定温度的油浴或是烘箱或是用其他加热设备加热。
进一步的，步骤2中的反应在静止条件下进行。
进一步的，步骤3中的离心机转速为10000-20000rpm，离心时间为3min-10min。
进一步的，步骤3中所述的洗涤，较好的方式是先用有机洗涤剂洗涤1-4次，如丙酮，乙醇等，再用去离子水清洗3次。
本发明的原理为：首先使用了不同以往的保护剂聚二烯二甲基氯化铵，其中聚二烯二甲基氯化铵能够诱导银线的生长，且对银的特定晶面（100）面有吸附作用，能够控制银线的生长。其中解离出的氯离子能够与银离子生成氯化银，既起到形核的作用，又能够控制反应过程中的银离子浓度，从而调整反应速率，有利于银线的生长。最重要的是，不同于传统PVP对银线的强吸附，银线表面包覆的聚二烯二甲基氯化铵可以通过洗涤除去，进而制备出纯净的银线。
与现有技术相比，本发明取得了以下有益技术效果：通过使用新型的包覆剂聚二烯二甲基氯化铵制备出银纳米线，且通过洗涤，能够去除银线表面包覆的保护剂，从而制备出纯净的银纳米线，以实现更好的导电性和透光率。
附图说明
图1为实施例1银线的直径SEM图。
图2为实施例1银线的长度SEM图。
图3为实施例2银线的直径SEM图。
图4为实施例2银线的长度SEM图。
图5为实施例3银线的直径SEM图。
图6为实施例3银线的长度SEM图。
具体实施方式
实施例1
称取0.68g的硝酸银（经20-100目过筛）溶解在10ml无水乙二醇中，硝酸银浓度为0.4mol/L，称取聚二烯二甲基氯化铵溶液，其分子量为100000-200000，使聚二烯二甲基氯化铵质量为0.16g，加入无水乙二醇使总体积为10ml，聚二烯二甲基氯化铵浓度为 0.1mol/L，在反应容器中加入5ml聚二烯二甲基氯化铵的乙二醇溶液，搅拌的同时滴5ml配制好的硝酸银的乙二醇溶液，滴加速度为2ml/min，将混合溶液在室温下磁力搅拌（磁力搅拌的转速为500rpm）10min后放入预先加热到200℃的油浴中，静止条件下反应6h，将产物取出在室温下冷却，并用15000rpm转速离心5min，再用丙酮清洗一次，去离子水清洗三次，最后分散在乙醇中，制备出的银线长度约20-40μm，直径约40nm，且表面不含PVP，纯净的银纳米线，具有更好的导电性和透光率。其电极透光率为80%，方阻为30Ω/□。
实施例2
称取0.068g的硝酸银（经20-100目过筛）溶解在10ml无水乙二醇中，硝酸银浓度为0.4mol/L，称取聚二烯二甲基氯化铵溶液，其分子量为 200000-350000，使聚二烯二甲基氯化铵质量为0.128g，加入无水乙二醇使总体积为10ml，聚二烯二甲基氯化铵浓度为0.08mol/L，在反应容器中加入5ml聚二烯二甲基氯化铵的乙二醇溶液，搅拌的同时滴加5ml配制好的硝酸银的乙二醇溶液，滴加速度为1ml/min，将混合溶液在室温下磁力搅拌（磁力搅拌的转速为350rpm）15min后放入预先加热到180℃的油浴中，静止条件下反应8h，将产物取出在室温下冷却，并用10000rpm转速离心10min，再用丙酮清洗四次，去离子水清洗三次，最后分散在乙醇中。制备出的银线长度约40-60μm，直径约70nm，且表面不含PVP，纯净的银纳米线，具有更好的导电性和透光率。电极透光率为85%，方阻为25Ω/□。
实施例3
称取0.068g的硝酸银（经20-100目过筛）溶解在10ml无水乙二醇中，以超声进行溶解配制，超声时间为3-5min，超声频率为40KHz，硝酸银浓度为0.4mol/L；称取聚二烯二甲基氯化铵溶液，其分子量为350000-500000，使聚二烯二甲基氯化铵质量为0.08g，加入无水乙二醇使总体积为10ml，聚二烯二甲基氯化铵浓度为0.05mol/L，通过磁力搅拌进行混合，搅拌转速为100-500rpm；在反应容器中加入5ml聚二烯二甲基氯化铵的乙二醇溶液，搅拌的同时滴加5ml配制好的硝酸银的乙二醇溶液，滴加速度为3ml/min，将混合溶液在室温下磁力搅拌（磁力搅拌的转速为600rpm）20min后放入预先加热到160℃的油浴中，静止条件下反应10h，将产物取出在室温下冷却，并用20000rpm转速离心3min，再用乙醇清洗二次，去离子水清洗三次，最后分散在乙醇中。制备出的银线长度约40-60μm，直径约80nm，且表面不含PVP，纯净的银纳米线，具有更好的导电性和透光率。电极透光率为85%，方阻为20Ω/□。

Claims (8)

1.一种纯净银纳米线的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1，分别配制A溶液:聚二烯二甲基氯化铵的乙二醇溶液，其浓度为0.05mol/L-0.1mol/L和B溶液:硝酸银的乙二醇溶液，其浓度为0.4mol/L；
步骤2，磁力搅拌下在A溶液中滴加等体积的B溶液，将混合的溶液在室温下磁力搅拌10-20min，再加热到160-200℃，反应6-10个小时，获得产物；
步骤3，将产物在室温下冷却后用离心机分离，离心后的产品经过洗涤后分散在乙醇中；
所述步骤1中的聚二烯二甲基氯化铵的分子量为100000-500000，所述的硝酸银在配制溶液前经20-100目过筛，所述乙二醇为无水乙二醇；
所述B溶液通过超声进行溶解配制，超声时间为3-5min，超声频率为40KHz；
制备出的银线长度20-60μm，直径40-80nm。
2.根据权利要求1所述的一种纯净银纳米线的制备方法，其特征在于所述A溶液配制通过磁力搅拌进行混合，搅拌转速为100-500rpm。
3.根据权利要求1所述的一种纯净银纳米线的制备方法，其特征在于所述步骤2中滴加B溶液的速度为1-3mL/min，其磁力搅拌的转速为350-600rpm。
4.根据权利要求1所述的一种纯净银纳米线的制备方法，其特征在于所述步骤2中的加热方式为预先加热到指定温度的油浴或是烘箱。
5.根据权利要求1所述的一种纯净银纳米线的制备方法，其特征在于所述步骤2中的反应在静止条件下进行。
6.根据权利要求1所述的一种纯净银纳米线的制备方法，其特征在于所述步骤3中的离心机转速为10000-20000rpm，离心时间为3min-10min。
7.根据权利要求1所述的一种纯净银纳米线的制备方法，其特征在于所述步骤3中的洗涤，是先用有机洗涤剂洗涤1-4次，再用去离子水清洗3次。
8.根据权利要求7所述的一种纯净银纳米线的制备方法，其特征在于所述有机洗涤剂是丙酮或乙醇。
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