CN116153583A - 一种银纳米线网络的图案化制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种银纳米线网络的图案化制备方法，属于银纳米线技术领域，本发明中制备得到的银纳米线的方法工艺简单，成本低，能得到直径较小的银纳米线，因此所制作的银纳米线透明导电薄膜可见光透过率越高，雾度越低，光学性能越优异；通过小直径的银纳米线制得的具有图案化的银纳米线透明导电薄膜，该银纳米线导电薄膜具有良好导电性能，透过性和稳定性，满足柔性电子器件对低阻值、高透明、耐弯折导电网络的要求，相对于传统光刻方法，这种方法图案化速度更快，可重复利用，操作简便，可大批量生产。本发明用于解决现有方案中银纳米线尺寸大，所制得的银纳米线透明导电薄膜透过性和稳定性低的技术问题。

Description

一种银纳米线网络的图案化制备方法
技术领域
本发明涉及银纳米线技术领域，更具体地说，它涉及一种银纳米线网络的图案化制备方法。
背景技术
纳米材料，由于其特殊的物理化学性能，近年来成为研究的热点。在一维金属纳米线中，银纳米线由于具有良好的电导和热导性能而被研究的最多。在许多应用领域，银纳米线都具有潜在的用途，如银纳米线已应用于偏光器件、光子晶体、催化以及生物和化学传感器等领域。目前，基于主流透明电极材料铟掺杂氧化锡的脆性，复杂的工艺，高成本等方面的缺陷，银纳米线透明电极材料已成为最具潜力的替代材料。然而，银纳米线柔性透明电极的微图形化加工仍然具有挑战性，限制了其在集成微传感器阵列和生物电子中的应用。
银纳米线的尺寸对银纳米线透明电极材料性能的影响至关重要，银纳米线的直径越小，对可见光的散射越小，所制作的透明电极材料可见光透过率越高，雾度越低，光学性能越优异。在对具有图案化的银纳米线网络加工时，银纳米线的尺寸较大，因此利用银纳米线所制得的银纳米线透明导电薄膜透过性和稳定性低，光学性能差，无法满足柔性电子器件对低阻值、高透明、耐弯折导电网络的要求。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种银纳米线网络的图案化制备方法，解决以下技术问题：银纳米线尺寸大，所制得的银纳米线透明导电薄膜透过性和稳定性低。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种银纳米线网络的图案化制备方法，包括如下步骤：
步骤一：按重量份称取水溶性银盐15－20份、分散剂3－5份、氯化钠0.05－0.15份、乙醇20－25份、多羟基液态有机物的水溶液100－120份；
步骤二：将水溶性银盐和分散剂加入含有多羟基液态有机物的水溶液中，经超声分散后得到混合液，将氯化钠加入所述混合液中进行溶解，得到反应母液，将反应母液放入反应釜中反应得到混合物，将混合物离心后收集沉淀物，沉淀物经洗涤干燥后投入乙醇中并充分搅拌1.5－2h，得到银纳米线乙醇分散液；
步骤三：对玻璃衬底清洗并进行干燥处理，将干燥后的玻璃衬底进行预处理，将制得的银纳米线乙醇分散液在玻璃衬底上通过旋涂方法形成银纳米线透明导电薄膜；
步骤四：根据图案形状，通过喷墨打印的方式在银纳米线透明导电薄膜上制备图案化的抗酸性氧化物保护层，利用高温炉对玻璃上的抗酸性氧化物保护层进行加热固化；
步骤五：采用硝酸对透明导电薄膜处理，去除表面未覆盖的抗酸性氧化物保护层的银纳米线透明导电薄膜，最终得到具有图案化的银纳米线网络。
多羟基液态有机物的水溶液由多羟基液态有机物和水混合而成，且多羟基液态有机物的水溶液中的多羟基液态有机物和水的体积比为1：5。
作为本发明进一步的方案，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种以任意比例混合。
作为本发明进一步的方案，步骤二中反应釜的反应温度为120-180℃，反应时间为10-50min。
作为本发明进一步的方案，对玻璃衬底清洗的步骤为：依次采用去离子水、乙醇溶液和丙酮溶液对玻璃衬底进行超声清洗。
作为本发明进一步的方案，对干燥后的玻璃衬底预处理步骤为：将干燥后的玻璃衬底进行O2 Plasma预处理15-20min。
作为本发明进一步的方案，步骤四中高温炉的加热温度为150-220℃，加热时间为15-60min。
与现有方案相比，本发明的有益效果：
本发明中制备得到的银纳米线的方法工艺简单，成本低，能得到直径较小的银纳米线，因此所制作的银纳米线透明导电薄膜可见光透过率越高，雾度越低，光学性能越优异；通过小直径的银纳米线制得的具有图案化的银纳米线透明导电薄膜，该银纳米线导电薄膜具有良好导电性能，透过性和稳定性，满足柔性电子器件对低阻值、高透明、耐弯折导电网络的要求，相对于传统光刻方法，这种方法图案化速度更快，可重复利用，操作简便，可大批量生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
实施例1
一种银纳米线网络的图案化制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按重量份称取水溶性银盐15份、分散剂3份、氯化钠0.05份、乙醇20份、多羟基液态有机物的水溶液100份；
步骤二：将水溶性银盐和分散剂加入含有多羟基液态有机物的水溶液中，超声分散后得到混合液，将氯化钠加入所述混合液中进行溶解，得到反应母液，在120℃的温度下将反应母液放入反应釜中反应10min，得到混合物，将混合物离心后收集沉淀物，沉淀物经洗涤干燥后投入乙醇中并充分搅拌1.5h，得到银纳米线乙醇分散液；
步骤三：对玻璃衬底清洗并进行干燥处理，将干燥后的玻璃衬底进行预处理，将制得的银纳米线乙醇分散液在玻璃衬底上通过旋涂方法形成银纳米线透明导电薄膜；
步骤四：根据图案形状，通过喷墨打印的方式在银纳米线透明导电薄膜上制备图案化的抗酸性氧化物保护层，利用高温炉对玻璃上的抗酸性氧化物保护层进行加热固化；
步骤五：采用硝酸对透明导电薄膜处理，去除表面未覆盖的抗酸性氧化物保护层的银纳米线透明导电薄膜，最终得到具有图案化的银纳米线网络。
具体的，多羟基液态有机物的水溶液由多羟基液态有机物和水混合而成，且多羟基液态有机物的水溶液中的多羟基液态有机物和水的体积比为1：5；分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种以任意比例混合；对玻璃衬底依次采用去离子水、乙醇溶液和丙酮溶液对玻璃衬底进行超声清洗；将干燥后的玻璃衬底进行O2Plasma预处理10min，采用O2Plasma对玻璃进行处理可改善玻璃表面的亲水性，方便银纳米线乙醇分散液的旋涂；高温炉的加热温度为150℃，加热时间为15min；抗酸性氧化物保护层的墨水由二氧化锡纳米颗粒和氧化锌纳米颗粒组成的混合溶液，其中锌离子和锡离子的摩尔比为1：2。通过实施例1所制得的银纳米线的直径为52nm。
实施例2
一种银纳米线网络的图案化制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按重量份称取水溶性银盐20份、分散剂5份、氯化钠0.15份、乙醇25份、多羟基液态有机物的水溶液120份；
步骤二：将水溶性银盐和分散剂加入含有多羟基液态有机物的水溶液中，超声分散后得到混合液，将氯化钠加入所述混合液中进行溶解，得到反应母液，在180℃的温度下将反应母液放入反应釜中反应50min，得到混合物，将混合物离心后收集沉淀物，沉淀物经洗涤干燥后投入乙醇中并充分搅拌2h，得到银纳米线乙醇分散液；
步骤三：对玻璃衬底清洗并进行干燥处理，将干燥后的玻璃衬底进行预处理，将制得的银纳米线乙醇分散液在玻璃衬底上通过旋涂方法形成银纳米线透明导电薄膜；
步骤四：根据图案形状，通过喷墨打印的方式在银纳米线透明导电薄膜上制备图案化的抗酸性氧化物保护层，利用高温炉对玻璃上的抗酸性氧化物保护层进行加热固化；
步骤五：采用硝酸对透明导电薄膜处理，去除表面未覆盖的抗酸性氧化物保护层的银纳米线透明导电薄膜，最终得到具有图案化的银纳米线网络。
具体的，多羟基液态有机物的水溶液由多羟基液态有机物和水混合而成，且多羟基液态有机物的水溶液中的多羟基液态有机物和水的体积比为1：5；分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种以任意比例混合；对玻璃衬底依次采用去离子水、乙醇溶液和丙酮溶液对玻璃衬底进行超声清洗；将干燥后的玻璃衬底进行O2Plasma预处理15min，采用O2Plasma对玻璃进行处理可改善玻璃表面的亲水性，方便银纳米线乙醇分散液的旋涂；高温炉的加热温度为220℃，加热时间为60min；抗酸性氧化物保护层的墨水由二氧化锡纳米颗粒和氧化锌纳米颗粒组成的混合溶液，其中锌离子和锡离子的摩尔比为1：2。通过实施例2所制得的银纳米线的直径为41nm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种银纳米线网络的图案化制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：按重量份称取水溶性银盐15－20份、分散剂3－5份、氯化钠0.05－0.15份、乙醇20－25份、多羟基液态有机物的水溶液100－120份；
步骤二：将水溶性银盐和分散剂加入含有多羟基液态有机物的水溶液中，经超声分散后得到混合液，将氯化钠加入所述混合液中进行溶解，得到反应母液，将反应母液放入反应釜中反应得到混合物，将混合物离心后收集沉淀物，沉淀物经洗涤干燥后投入乙醇中并充分搅拌1.5－2h，得到银纳米线乙醇分散液；
步骤三：对玻璃衬底清洗并进行干燥处理，将干燥后的玻璃衬底进行预处理，将制得的银纳米线乙醇分散液在玻璃衬底上通过旋涂方法形成银纳米线透明导电薄膜；
步骤四：通过喷墨打印的方式在银纳米线透明导电薄膜上制备图案化的抗酸性氧化物保护层，利用高温炉对玻璃上的抗酸性氧化物保护层进行加热固化；
步骤五：采用硝酸对透明导电薄膜处理，去除表面未覆盖的抗酸性氧化物保护层的银纳米线透明导电薄膜，最终得到具有图案化的银纳米线网络。
2.根据权利要求1所述的一种银纳米线网络的图案化制备方法，其特征在于，多羟基液态有机物的水溶液由多羟基液态有机物和水混合而成，且多羟基液态有机物的水溶液中的多羟基液态有机物和水的体积比为1：5。
3.根据权利要求1所述的一种银纳米线网络的图案化制备方法，其特征在于，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种以任意比例混合。
4.根据权利要求1所述的一种银纳米线网络的图案化制备方法，其特征在于，步骤二中反应釜的反应温度为120-180℃，反应时间为10-50min。
5.根据权利要求1所述的一种银纳米线网络的图案化制备方法，其特征在于，对玻璃衬底清洗的步骤为：依次采用去离子水、乙醇溶液和丙酮溶液对玻璃衬底进行超声清洗。
6.根据权利要求1所述的一种银纳米线网络的图案化制备方法，其特征在于，对干燥后的玻璃衬底预处理步骤为：将干燥后的玻璃衬底进行O2 Plasma预处理15-20min。
7.根据权利要求1所述的一种银纳米线网络的图案化制备方法，其特征在于，步骤四中高温炉的加热温度为150-220℃，加热时间为15-60min。
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