DE112022000338T5

DE112022000338T5 - Ein ultralanges Silber-Nanodrahtmaterial und dessen Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE112022000338T5
Application number: DE112022000338.3T
Authority: DE
Inventors: Rui Dang; Jing Zheng
Original assignee: Northwest Institute For Nonferrous Metal Res; Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
Current assignee: Northwest Institute For Nonferrous Metal Res; Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
Priority date: 2021-11-08
Filing date: 2022-11-03
Publication date: 2023-09-14
Also published as: JP2024512865A; CN114029499B; CN114029499A; US20240082917A1; WO2023078320A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein ultralanges Silber-Nanodrahtmaterial und dessen Herstellungsverfahren, das die folgenden Schritte umfasst: Schritt 1: Zugabe von reduzierendem Zucker und Polyvinylpyrrolidon zu entionisiertem Wasser und gleichmäßiges Rühren, um eine klare Lösung zu erhalten; Schritt 2: Mischen der klaren Lösung mit der Metallionenlösung, um eine gemischte Lösung A zu erhalten; Schritt 3: Mischen der gemischten Lösung A mit der Halogenidlösung, um eine gemischte Lösung B zu erhalten; Schritt 4: Tropfenweise Zugabe einer Silberionen enthaltenden Lösung zur gemischten Lösung B, um eine Reaktionslösung zu erhalten, anschließend wird die Reaktionslösung in einen hydrothermischen Reaktor überführt und 14 bis 20 Stunden lang bei 110 bis 130 °C umgesetzt, um ein flockiges Produkt zu erhalten; Schritt 5: Das flockige Produkt wird nacheinander präzipitiert und mit entionisiertem Wasser und absolutem Ethanol gewaschen, um ein ultralanges Silber-Nanodrahtmaterial zu erhalten. Mit der Erfindung kann ein neues Verfahren zur Herstellung von ultralangen Silber-Nanodrahtmaterialen in einem wässrigen Lösungssystem, das keinen Schutz durch inerte Atmosphäre erfordert, entwickelt werden. Das Verfahren ist kostengünstig, umweltfreundlich und einfach zu industrialisieren.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der chinesischen Patentanmeldung 202111311087.3 mit dem Anmeldetag 08.11.2021. In dieser Anmeldung wird der vollständige Text der oben genannten chinesischen Patentanmeldung zitiert.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung gehört zum technischen Gebiet der Edelmetall-Nanomaterialien und betrifft insbesondere ein ultralanges Silber-Nanodrahtmaterial und dessen Herstellungsverfahren.
Stand der Technik
Mit der Entwicklung der Herstellungstechnik für Nanomaterialien und der Nachfrage nach flexiblen elektronischen Produkten hat sich die Forschung im In- und Ausland neuen Nanomaterialien anstelle von Metalloxidfilmen zugewandt, wie z. B. Graphen- und Kohlenstoff-Nanoröhrchen, zusammengesetzten Nanomaterialien, Metallgittern und Metall-Nanodrähten. Die hohe Gleichstromleitfähigkeit dieser Materialien sorgt dafür, dass die hergestellten ultradünnen Filme eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweisen und transparente Elektroden mit hervorragender Leistung hergestellt werden können, wodurch die Nachteile herkömmlicher Elektroden wie mechanische Sprödigkeit und schlechte Flexibilität überwunden werden. Als eindimensionales Metallnanomaterial haben Silber-Nanodrähte ein hohes Seitenverhältnis und können eine unregelmäßige Netzwerkstruktur auf dem Substratmaterial bilden, sodass die Elektrode einen kleinen Biegeradius hat und die Widerstandsänderung beim Biegen gering ist. Darüber hinaus weist die transparente Elektrode aus ultralangem Silber-Nanodrahtmaterial eine geringere Trübung und eine bessere Lichtdurchlässigkeit als andere neue Materialien auf.
Derzeit können die Herstellungsverfahren für Silber-Nanodrähte in zwei Kategorien eingeteilt werden: physikalische Verfahren und chemische Verfahren. Zu den physikalischen Verfahren gehören Magnetronsputtern, Ultraschallpulverisierung, mechanische Pulverisierung usw. Zu den chemischen Verfahren gehören die hydrothermale Synthese, die photochemische Reduktion, das elektrochemische Verfahren, das Templatverfahren, die Ultraschallreduktion und das Polyolverfahren usw. Die physikalischen Verfahren sind relativ kompliziert, ihr Energieverbrauch ist hoch und die technischen Anforderungen sind hoch. Die Formgleichmäßigkeit des erhaltenen Produkts ist schlecht und die Spezifikationen der hergestellten Silber-Nanodrähte sind stark eingeschränkt. Im Vergleich zu den physikalischen Verfahren ist die chemische Lösungsabscheidung das am häufigsten verwendete Verfahren zur kontrollierten Synthese von Nanomaterialien. Der Ablauf des Verfahrens ist einfach und die Kosten sind relativ gering. Die Form und Größe von Nanomaterialien können in einer einfachen Lösungsabscheidung gesteuert werden, sodass dieses Verfahren höchstwahrscheinlich für die industrielle Produktion von ultralangen Silber-Nanodrahtmaterialien verwendet wird. Unter ihnen ist das Verfahren zur Herstellung ultralanger Silber-Nanodrahtmaterialien mittels Polyolen, das von Herrn Xia Younan vorgeschlagen wurde, ein weithin akzeptiertes und weit verbreitetes technisches Verfahren. Am häufigsten werden Ethylenglykol als Lösungsmittel und PVP als Tensid zur Kontrolle der Haftung zwischen Silber-Nanodrähten verwendet. Durch Zugabe eines Kontrollmittels und Ag+ zur Bildung eines Kolloids werden die Reduktionsrate von Ag+ und die Wachstumsrate von Silber-Nanodrähten gesteuert, schließlich werden ultralange Silber-Nanodrahtmaterialien erhalten. Auf dieser Grundlage wurde viel geforscht. Durch die Erforschung des Mechanismus und verschiedener Einflussparameter wurden verschiedene Spezifikationen für Silber-Nanodrähte erstellt. Allerdings ist der Ablauf dieses Herstellungsverfahrens immer noch umständlich und erfordert eine genaue Kontrolle des Zugabeprozesses. Darüber hinaus gibt es viele Einflussfaktoren. Die meisten der berichteten Herstellungsmaßstäbe liegen immer noch im Milligramm- und Grammbereich, was für die Herstellung von Silber-Nanodrähten im Makromaßstab sehr ungünstig ist. Darüber hinaus erfordert das Polyolverfahren die Verwendung organischer Reagenzien (Ethylenglykol, Glycerin usw.) als Lösungsmittel und Reduktionsmittel, wobei die Viskosität der Reaktionslösung relativ hoch ist, was den anschließenden Waschprozess des Produkts erschwert und Umweltverschmutzung verursacht. Darüber hinaus hat das Seitenverhältnis ultralanger Silber-Nanodrahtmaterialien einen großen Einfluss auf die Leistung flexibler transparenter Elektroden. Bei gleichem Quadratwiderstand und gleichem Durchmesser ist die Durchlässigkeit der Nanodrähte umgekehrt proportional zur Anzahl der Drähte, ist die Durchlässigkeit der transparenten Elektroden der langen Silber-Nanodrähte höher als die der kurzen Silber-Nanodrähte und sind die photoelektrischen Eigenschaften der transparenten Elektroden der langen Silber-Nanodrähte besser als die der kurzen Silber-Nanodrähte. Allerdings sind die durch das Polyolverfahren hergestellten Silber-Nanodrahtmaterialien in der Regel kurz. Es gibt nur wenige Berichte über ultralange Silber-Nanodrahtmaterialien mit einer Länge von mehr als 70 µm. Außerdem ist der Maßstab extrem klein und die Wiederholbarkeit nicht gut, was die industrielle Anwendung von ultralangen Silber-Nanodrahtmaterialien im Bereich der flexiblen Elektroden stark einschränkt.
Mit der kontinuierlichen Erweiterung des Anwendungsbereichs ultralanger Silber-Nanodrahtmaterialien werden auch deren Herstellungsverfahren weiterentwickelt. Der Entwicklungstrend geht hin zur chemischen Lösungsabscheidung, Entwicklung grüner Umweltschutztechnologien und -verfahren sowie Reduzierung von Umgebungsfaktoren, die das Kristallwachstum beeinflussen, damit sich das Herstellungsverfahren in Richtung niedriger Kosten, niedrigem Energieverbrauch und geringer Schadstoffbelastung entwickelt. Das hergestellte ultralange Silber-Nanodrahtmaterial muss leicht zu waschen und zu behandeln sein, um den Anforderungen der industriellen Produktion gerecht zu werden und eine industrielle Produktion zu realisieren. Gleichzeitig wird entsprechend den Entwicklungsbedürfnissen im Bereich der flexiblen Elektronik in Zukunft besonderes Augenmerk auf die Herstellungstechnik ultralanger Silber-Nanodrahtmaterialien gelegt, um die Anwendungsanforderungen an die elektrische Leitfähigkeit, Transparenz und Biegsamkeit flexibler elektronischer Geräte zu erfüllen.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten Mängel im Stand der Technik zu lösen und ein ultralanges Silber-Nanodrahtmaterial und dessen Herstellungsverfahren bereitzustellen. Angesichts der Tatsache, dass für Herstellungsverfahren kommerzieller ultralanger Silber-Nanodrahtmaterialien in der Regel ein auf Polyol basierendes organisches System verwendet wird und Probleme wie hohe Lösungsviskosität des Produkts, schwieriges Waschen, starke Verschmutzung und raue Reaktionsbedingungen bestehen, wurde ein Verfahren zur Herstellung von ultralangen Silber-Nanodrahtmaterialien entwickelt, das kostengünstig, umweltfreundlich und einfach zu industrialisieren ist und keine organischen Lösungsmittel und keinen Schutz durch inerte Atmosphäre in einem wässrigen Lösungssystem erfordert.
Zur Lösung der obigen technischen Probleme stellt die vorliegende Erfindung die folgende technische Lösung bereit: ein Verfahren zur Herstellung von ultralangen Silber-Nanodrahtmaterialien. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

Schritt 1: Zugabe von reduzierendem Zucker und Polyvinylpyrrolidon zu entionisiertem Wasser und gleichmäßiges Rühren, um eine klare Lösung zu erhalten;
Schritt 2: Mischen der klaren Lösung mit der Metallionenlösung, um eine gemischte Lösung A zu erhalten;
Schritt 3: Mischen der gemischten Lösung A mit der Halogenidlösung, um eine gemischte Lösung B zu erhalten;
Schritt 4: Tropfenweise Zugabe einer Silberionen enthaltenden Lösung zur gemischten Lösung B und Rühren, um eine Reaktionslösung zu erhalten, anschließend wird die Reaktionslösung in einen hydrothermischen Reaktor überführt und 14 bis 20 Stunden lang bei 110 bis 130 °C umgesetzt, um ein flockiges Produkt zu erhalten;
Schritt 5: Das flockige Produkt wird nacheinander präzipitiert und mit entionisiertem Wasser und absolutem Ethanol gewaschen, um ein ultralanges Silber-Nanodrahtmaterial zu erhalten, wobei das Seitenverhältnis des ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials mehr als 3000 beträgt.

In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen wird das folgende Herstellungsverfahren verwendet:

Schritt 1: Zugabe von Glucose und Polyvinylpyrrolidon zu entionisiertem Wasser und gleichmäßiges Rühren, um eine klare Lösung zu erhalten;
Schritt 2: Zugabe von Kupfersulfatlösung zu der in Schritt 1 erhaltenen klaren Lösung und gleichmäßiges Rühren, um eine gemischte Lösung A zu erhalten;
Schritt 3: Zugabe von Natriumchloridlösung zu der in Schritt 2 erhaltenen gemischten Lösung A und gleichmäßiges Rühren, um eine gemischte Lösung B zu erhalten;
Schritt 4: Tropfenweise Zugabe einer Silbernitratlösung zu der in Schritt 3 erhaltenen gemischten Lösung B und Rühren, um eine Reaktionslösung zu erhalten, anschließend wird die Reaktionslösung in einen hydrothermischen Reaktor überführt und 14 bis 20 Stunden lang bei 110 bis 130 °C umgesetzt, um ein flockiges Produkt zu erhalten;
Schritt 5: Das in Schritt 4 erhaltene flockige Produkt wird nacheinander präzipitiert und mit entionisiertem Wasser und absolutem Ethanol gewaschen, um ein ultralanges Silber-Nanodrahtmaterial zu erhalten, wobei das Seitenverhältnis des ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials mehr als 3000 beträgt.

In der vorliegenden Erfindung werden zuerst reduzierender Zucker (z. B. Glucose), Polyvinylpyrrolidon und entionisiertes Wasser gemischt, anschließend werden nacheinander eine Metallionenlösung (z. B. eine Kupfersulfatlösung) und eine Halogenidlösung (z. B. eine Natriumchloridlösung) zugegeben, schließlich wird eine Silberionen enthaltende Lösung (z. B. eine Silbernitratlösung) zugegeben, um unter hydrothermischen Bedingungen eine Reaktion durchzuführen und ein ultralanges Silber-Nanodrahtmaterial zu erhalten. In der vorliegenden Erfindung wird die Viskosität der Reaktionslösung durch die Verwendung milder, umweltfreundlicher reduzierender Zucker (z. B. Glucose) als Reduktionsmittel anstelle von Polyolen als Lösungsmittel effektiv verringert, sodass das Waschen der Produkte erleichtert wird und die Kosten der Reaktanten effektiv gesenkt werden. In der vorliegenden Erfindung wird eine sehr kleine Menge Polyvinylpyrrolidon als Tensid verwendet, sodass das erhaltene Produkt nicht durch Ummantelung durch das Tensid beeinträchtigt und somit die Anwendungsstabilität verbessert wird. In der vorliegenden Erfindung wird Wasser als Lösungsmittel verwendet, wodurch die Umweltverschmutzung effektiv verringert werden kann. In der vorliegenden Erfindung wird ein wässriges Lösungssystem anstelle eines organischen Lösungssystems verwendet. Bei der Verwendung eines organischen Systems wird in der Regel ein Inertgas durch die organische Lösung geleitet, um gelösten Sauerstoff in der organischen Lösung zu entfernen. Die Anwesenheit von Sauerstoff verbraucht einen großen Teil der fünffach verzwillingten Struktur, die im Anfangsstadium der Silberfällung erhalten wurde. Die fünffach verzwillingte Struktur ist eine Voraussetzung für das Wachstum von Silber-Nanokristallen zu Nanodrähten. Die fünffach verzwillingte Struktur wächst in Gegenwart von Sauerstoff zu Partikeln heran. Selbst wenn die Reaktionszeit verlängert wird, entstehen Partikel, sodass eine große Anzahl von Silbernanopartikeln im Reaktionssystem auftritt, was große Schwierigkeiten bei der anschließenden Probenbehandlung mit sich bringt. In der vorliegenden Erfindung wird ein wässriges Lösungssystem verwendet, sodass die durch dieses System erhaltene verzwillingte Struktur unempfindlich gegenüber Sauerstoff in der Lösung ist und somit die fünffach verzwillingte Struktur ohne Einführung eines Inertgases erhalten bleiben kann. Das Endprodukt weist im Grunde eine Nanodrahtstruktur auf. Die vorliegende Erfindung erfordert keine weiteren Vorgänge, solange die Reaktion während des gesamten Prozesses bei Raumtemperatur durchgeführt wird und nicht durch eine inerte Atmosphäre geschützt werden muss, was für die industrielle Produktion von Vorteil ist, da das Verfahren bequem ist und wenig Energie benötigt.
In der vorliegenden Erfindung ist das Lösungsmittel der Lösung Wasser.
In der vorliegenden Erfindung kann der reduzierende Zucker einer oder mehrere der folgenden Zuckerarten sein: Glucose, Maltose, Fructose, Saccharose und Galactose; vorzugsweise Glucose.
In der vorliegenden Erfindung kann die Metallionenlösung eine oder mehrere der folgenden Lösungen sein: Nickelnitratlösung, Nickelsulfatlösung, Eisennitratlösung, Eisensulfatlösung, Kupfersulfatlösung, Kupfernitratlösung und Mangansulfatlösung; vorzugsweise Kupfersulfatlösung.
In der vorliegenden Erfindung kann die Halogenidlösung eine Kaliumchloridlösung und/oder eine Natriumchloridlösung sein.
In der vorliegenden Erfindung kann die Silberionen enthaltende Lösung eine Silbernitratlösung sein.
In der vorliegenden Erfindung kann das Molekulargewicht Mw des Polyvinylpyrrolidons 4.000 bis 1.300.000 Dalton, vorzugsweise 8.000 bis 100.000 Dalton, z. B. 24.000 oder 58.000 Dalton, betragen.
In der vorliegenden Erfindung kann in Schritt 1 das Molverhältnis des reduzierenden Zuckers, des Polyvinylpyrrolidons und des entionisierten Wassers 1:(0,05 bis 0,1):(280 bis 560), vorzugsweise 1:(0,05 bis 0,1):(350 bis 550), z. B. 1:0,05:400, 1:0,06:430; 1:0,08:350, 1:0,07:550, 1:0,06:450 oder 1:0,1:500, betragen. In einigen spezifischen Ausführungsbeispielen beträgt in Schritt 1 das Molverhältnis von Glucose, Polyvinylpyrrolidon und entionisiertem Wasser 1:(0,05 bis 0,1):(280 bis 560).
In der vorliegenden Erfindung ist reduzierender Zucker (z. B. Glucose) das Reduktionsmittel und ist Polyvinylpyrrolidon ein strukturdirigierendes Mittel. Durch die Steuerung des Molverhältnisses von reduzierendem Zucker (z. B. Glucose), Polyvinylpyrrolidon und entionisiertem Wasser wird garantiert, dass das Endprodukt eine ultralange Nanodrahtstruktur aufweist, wodurch die Bildung von Nanopartikeln verhindert wird. Außerdem ist in der vorliegenden Erfindung die Menge an Tensid sehr gering. Durch die Verwendung einer kleinen Menge Tensid können die Prozesse wie das Waschen von Produkten erleichtert werden.
In der vorliegenden Erfindung kann in Schritt 2 in der gemischten Lösung A das Molverhältnis des reduzierenden Zuckers zu Metallionen 1:(480 bis 600), vorzugsweise 1:(500 bis 580), beispielsweise 1:550, 1:560 oder 1:567, betragen.
In einigen spezifischen Ausführungsbeispielen beträgt in Schritt 2 in der gemischten Lösung A das Molverhältnis von Glucose zu Kupfersulfat 1:(480 bis 600).
In der vorliegenden Erfindung wird durch die Steuerung des Molverhältnisses von reduzierenden Zuckern (z. B. Glucose) und Metallionen (z. B. Kupfersulfat) garantiert, dass das Endprodukt eine Nanodrahtstruktur aufweist und die Bildung von Nanopartikeln verhindert wird.
In der vorliegenden Erfindung kann in Schritt 3 in der gemischten Lösung B das Molverhältnis von Halogenid zu Metallionen 1:(2,5 bis 4,8), vorzugsweise 1:(3 bis 4,5), beispielsweise 1:3,67, 1:4 oder 1:4,17, betragen.
In einigen spezifischen Ausführungsbeispielen beträgt in Schritt 3 in der gemischten Lösung B das Molverhältnis von Natriumchlorid zu Kupfersulfat 1:(3 bis 4,8).
In der vorliegenden Erfindung wird durch die Steuerung des Molverhältnisses von Halogeniden (z. B. Natriumchloridlösung) und Metallionen (z. B. Kupfersulfat) garantiert, dass das Endprodukt eine Nanodrahtstruktur aufweist und die Bildung von Nanopartikeln verhindert wird.
In der vorliegenden Erfindung kann in Schritt 4 in der Reaktionslösung das Molverhältnis von reduzierendem Zucker zu Silberionen 1:(300 bis 500), vorzugsweise 1:(350 bis 480), beispielsweise 1:400, 1:440 oder 1:450, betragen.
In einigen spezifischen Ausführungsbeispielen beträgt in Schritt 4 in der Reaktionslösung das Molverhältnis von Glucose zu Silbernitrat 1:(300 bis 500).
In der vorliegenden Erfindung wird reduzierender Zucker (z. B. Glucose) als Reduktionsmittel verwendet, um Silberionen (z. B. Silbernitrat) zu Nanosilber zu reduzieren. Daher muss sein Verhältnis kontrolliert werden, da sonst die Menge des Reduktionsmittels nicht ausreicht, um das Silbernitrat zu Silber zu reduzieren. Ist die Menge des Reduktionsmittels zu hoch, läuft die Reaktion zu schnell ab, was dem Wachstum der Nanodrahtstruktur nicht förderlich ist.
In Schritt 5 der vorliegenden Erfindung läuft der Vorgang des Präzipitierens und Waschens wie folgt ab: Das flockige Produkt wird zu entionisiertem Wasser gegeben, geschüttelt und dann stehen gelassen. Nach der Trennung des flockigen Produkts und des entionisierten Wassers wird der Überstand abgegossen, anschließend wird entionisiertes Wasser hinzugefügt. Dieser Vorgang wird drei- bis fünfmal wiederholt. Anschließend wird das flockige Produkt zum Schütteln in absolutes Ethanol gegeben und dann stehengelassen. Nach der Trennung des flockigen Produkts und des absoluten Ethanols wird der Überstand abgegossen, anschließend wird absolutes Ethanol hinzugefügt. Dieser Vorgang wird drei- bis fünfmal wiederholt. Unter normalen Umständen müssen Nanomaterialien durch Zentrifugieren gewaschen werden. Es handelt sich bei dem in der vorliegenden Erfindung erhaltenen Produkt um ultralange Silber-Nanodrähte, sodass, wenn die Geschwindigkeit beim Zentrifugalwaschen nicht gut kontrolliert wird, dies zu einer irreversiblen Agglomeration der ultralangen Silber-Nanodrähte führt, was die nachfolgende Verwendung der Nanodrähte beeinträchtigt. Durch das Präzipitieren und das Waschen kann die Aggregation von Nanodrähten vermieden werden. Zur Reinigung werden entionisiertes Wasser bzw. absolutes Ethanol verwendet, sodass sowohl anorganische als auch organische Verunreinigungen effektiv gereinigt werden können. Die Erfindung weist eine gute Reinigungswirkung auf.
In der vorliegenden Erfindung wird in Schritt 1, Schritt 2 und Schritt 3 das Rühren der gemischten Lösung jeweils bei Raumtemperatur durchgeführt.
In der vorliegenden Erfindung beträgt die Rührzeit in Schritt 2 und Schritt 3 jeweils 0,5 bis 2 Stunden.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein ultralanges Silber-Nanodrahtmaterial bereit, das durch das obige Herstellungsverfahren hergestellt wird.
Im Vergleich zum Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung folgende Vorteile:

1. In der vorliegenden Erfindung wird die Reaktion in einem wässrigen Lösungssystem durchgeführt, sodass das herkömmliche Verfahren zur Herstellung von ultralangen Silber-Nanodrahtmaterialen mittels eines organischen Polyolsystems durchbrochen wird. Es müssen keine organischen Lösungsmittel mehr verwendet werden, wodurch die technischen Einschränkungen, wie z. B. Schwierigkeiten beim Waschen von ultralangen Silber-Nanodrahtmaterialen, raue Reaktionsbedingungen und schwerwiegende Umweltverschmutzungen, überwunden werden. Mit der Erfindung kann ein neues Verfahren zur Herstellung von ultralangen Silber-Nanodrahtmaterialen in einem wässrigen Lösungssystem, das keinen Schutz durch inerte Atmosphäre erfordert, entwickelt werden. Das Verfahren ist kostengünstig, umweltfreundlich und einfach zu industrialisieren;
2. In der vorliegenden Erfindung wird reduzierender Zucker (z. B. Glucose) als Reduktionsmittel verwendet, um die umweltverschmutzenden und als Reduktionsmittel dienenden Polyole zu ersetzen. Außerdem hat reduzierender Zucker (z. B. Glucose) ein breites Quellenspektrum und einen niedrigen Preis, wodurch die aktuellen Anforderungen an eine kohlenstoffarme Produktion erfüllt werden können. Das erhaltene Produkt ist leicht zu waschen. Um die Verwendungsanforderungen zu erfüllen, muss nur das erhaltene Produkt präzipitiert und gewaschen werden, wodurch die durch Zentrifugation verursachte irreversible Agglomeration des Produkts minimiert wird;
3. In der vorliegenden Erfindung ist die Menge des Tensids, nämlich Polyvinylpyrrolidon, geringer. Unter der Bedingung einer geringeren Menge bleibt die Dispersion der ultralangen Silber-Nanodrahtmaterialien gut. Es trat kein offensichtliches Agglomerationsphänomen auf;
4. Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Ausrüstung ist einfach und kostengünstig. Die Prozessparameter sind kontrollierbar und weisen eine hohe Wiederholgenauigkeit auf, was sich für die Produktion in großem Maßstab eignet. Das hergestellte ultralange Silber-Nanodrahtmaterial hat ein breites Anwendungsspektrum in den Bereichen antibakterielle Eigenschaften, Leiterplatten, transparente leitfähige Filme, HF-Tags, Katalyse, elektrochemische Sensorik, Mikrowellenabsorption, elektromagnetische Abschirmung usw.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 zeigt ein REM-Bild des gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung hergestellten ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials;
2 zeigt REM-Bilder des gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung hergestellten ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials (a ist eine niedrige Vergrößerung; b ist eine starke Vergrößerung);
3 zeigt REM-Bilder des gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung hergestellten ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials (a ist eine niedrige Vergrößerung; b ist eine starke Vergrößerung);
4 zeigt ein REM-Bild des gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung hergestellten ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials;
5 zeigt ein REM-Bild des gemäß dem Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung hergestellten ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials;
6 zeigt ein REM-Bild des gemäß dem Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung hergestellten ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials;
7 zeigt ein REM-Bild des gemäß dem Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung hergestellten ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials;
8 zeigt ein REM-Bild des gemäß dem Ausführungsbeispiel 8 der vorliegenden Erfindung hergestellten ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiel 1
Das vorliegende Ausführungsbeispiel umfasst die folgenden Schritte:

Schritt 1: Zugabe von Glucose und Polyvinylpyrrolidon mit einem Molekulargewicht Mw von 58.000 Dalton zu entionisiertem Wasser und gleichmäßiges Rühren, um eine klare Lösung zu erhalten; Das Molverhältnis von Glucose, Polyvinylpyrrolidon und Wasser beträgt 1:0,1:280; Die Molmasse von Glucose beträgt 0,01 mmol;
Schritt 2: Zugabe von Kupfersulfatlösung zu der in Schritt 1 erhaltenen klaren Lösung und gleichmäßiges Rühren mit einer Rührzeit von 0,5 Stunde, um eine gemischte Lösung A zu erhalten; Die Molmasse von Kupfersulfat in der Kupfersulfatlösung beträgt 4,8 mmol;
Schritt 3: Zugabe von Natriumchloridlösung zu der in Schritt 2 erhaltenen gemischten Lösung A und gleichmäßiges Rühren mit einer Rührzeit von 2 Stunden, um eine gemischte Lösung B zu erhalten; Die Molmasse von Natriumchlorid in der Natriumchloridlösung beträgt 1 mmol;
Schritt 4: Tropfenweise Zugabe einer Silbernitratlösung zu der in Schritt 3 erhaltenen gemischten Lösung B und Rühren, um eine Reaktionslösung zu erhalten, anschließend wird die Reaktionslösung in einen hydrothermischen Reaktor überführt und 16 Stunden lang bei 110 °C umgesetzt, um ein flockiges Produkt zu erhalten; Die Molmasse von Silbernitrat in der Silbernitratlösung beträgt 3 mmol;
Schritt 5: Das in Schritt 4 erhaltene flockige Produkt wird nacheinander präzipitiert und mit entionisiertem Wasser und absolutem Ethanol gewaschen, um ein ultralanges Silber-Nanodrahtmaterial zu erhalten; Der Vorgang des Präzipitierens und Waschens läuft wie folgt ab: Das flockige Produkt wird zu entionisiertem Wasser gegeben, geschüttelt und dann stehen gelassen. Nach der Trennung des flockigen Produkts und des entionisierten Wassers wird der Überstand abgegossen, anschließend wird entionisiertes Wasser hinzugefügt. Dieser Vorgang wird dreimal wiederholt. Anschließend wird das flockige Produkt zum Schütteln in absolutes Ethanol gegeben und dann stehengelassen. Nach der Trennung des flockigen Produkts und des absoluten Ethanols wird der Überstand abgegossen, anschließend wird absolutes Ethanol hinzugefügt. Dieser Vorgang wird fünfmal wiederholt.

1 zeigt ein REM (Rasterelektronenmikroskop)-Bild des gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung hergestellten ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials; In 2 sind a und b die REM-Bilder mit niedriger Vergrößerung bzw. starker Vergrößerung des gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hergestellten ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials. Aus 1 ist ersichtlich, dass das erhaltene Produkt eine Nanodrahtstruktur mit einem Durchmesser von etwa 130 nm aufweist. Mit Ausnahme der eindimensionalen Nanodrahtstruktur traten im Produkt keine andere Morphologie und keine anderen Verunreinigungsprodukte auf, was darauf hindeutet, dass das erhaltene Produkt von hoher Reinheit war. In diesen Vergrößerungen ist zu erkennen, dass die Längen aller Nanodrähte 100 µm überschreiten. Aus 2 ist ersichtlich, dass das vorliegende Ausführungsbeispiel auch bei niedriger Vergrößerung getestet wurde, um die Längen der erhaltenen Nanodrähte besser zu verstehen. Da die hergestellten Nanodrähte in der von der Maschine gelieferten Vergrößerung sehr lang sind, ist es schwierig, einen ganzen Nanodraht vom Anfang bis zum Ende im Sichtfeld zu erkennen. Normalerweise liegt nur ein Ende im Sichtfeld und das andere Ende liegt außerhalb des Sichtfeldes. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde ein kürzerer ultralanger Silber-Nanodraht gefunden, der im Sichtfeld gemessen werden kann. Dieser Nanodraht ist bogenförmig und hat eine lineare Länge von 318 µm vom Anfang bis zum Ende, wobei die tatsächliche Länge mehr als 318 µm beträgt. Somit beträgt das Seitenverhältnis des gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hergestellten ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials viel mehr als 3000.
Ausführungsbeispiel 2
Das vorliegende Ausführungsbeispiel umfasst die folgenden Schritte:

Schritt 1: Zugabe von Glucose und Polyvinylpyrrolidon mit einem Molekulargewicht Mw von 24.000 Dalton zu entionisiertem Wasser und gleichmäßiges Rühren, um eine klare Lösung zu erhalten; Das Molverhältnis von Glucose, Polyvinylpyrrolidon und Wasser beträgt 1:0,05:400; Die Molmasse von Glucose beträgt 0,01 mmol;
Schritt 2: Zugabe von Kupfersulfatlösung zu der in Schritt 1 erhaltenen klaren Lösung und gleichmäßiges Rühren mit einer Rührzeit von 1 Stunde, um eine gemischte Lösung A zu erhalten; Die Molmasse von Kupfersulfat in der Kupfersulfatlösung beträgt 6 mmol;
Schritt 3: Zugabe von Natriumchloridlösung zu der in Schritt 2 erhaltenen gemischten Lösung A und gleichmäßiges Rühren mit einer Rührzeit von 0,5 Stunde, um eine gemischte Lösung B zu erhalten; Die Molmasse von Natriumchlorid in der Natriumchloridlösung beträgt 2 mmol;
Schritt 4: Tropfenweise Zugabe einer Silbernitratlösung zu der in Schritt 3 erhaltenen gemischten Lösung B und Rühren, um eine Reaktionslösung zu erhalten, anschließend wird die Reaktionslösung in einen hydrothermischen Reaktor überführt und 20 Stunden lang bei 130 °C umgesetzt, um ein flockiges Produkt zu erhalten; Die Molmasse von Silbernitrat in der Silbernitratlösung beträgt 4,8 mmol;
Schritt 5: Das in Schritt 4 erhaltene flockige Produkt wird nacheinander präzipitiert und mit entionisiertem Wasser und absolutem Ethanol gewaschen, um ein ultralanges Silber-Nanodrahtmaterial zu erhalten; Der Vorgang des Präzipitierens und Waschens läuft wie folgt ab: Das flockige Produkt wird zu entionisiertem Wasser gegeben, geschüttelt und dann stehen gelassen. Nach der Trennung des flockigen Produkts und des entionisierten Wassers wird der Überstand abgegossen, anschließend wird entionisiertes Wasser hinzugefügt. Dieser Vorgang wird dreimal wiederholt. Anschließend wird das flockige Produkt zum Schütteln in absolutes Ethanol gegeben und dann stehengelassen. Nach der Trennung des flockigen Produkts und des absoluten Ethanols wird der Überstand abgegossen, anschließend wird absolutes Ethanol hinzugefügt. Dieser Vorgang wird dreimal wiederholt.

In 3 sind a und b die REM-Bilder des gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hergestellten ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials. Aus 3 ist ersichtlich, dass das erhaltene Produkt eine Nanodrahtstruktur aufweist. Mit Ausnahme der eindimensionalen Nanodrahtstruktur traten im Produkt keine andere Morphologie und keine anderen Verunreinigungsprodukte auf, was darauf hindeutet, dass das erhaltene Produkt von hoher Reinheit war. Die Durchmesserverteilung der erhaltenen Nanodrähte ist gleichmäßig und das Seitenverhältnis des ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials liegt weit über 3000.
Ausführungsbeispiel 3
Das vorliegende Ausführungsbeispiel umfasst die folgenden Schritte:

Schritt 1: Zugabe von Glucose und Polyvinylpyrrolidon mit einem Molekulargewicht Mw von 1.300.000 Dalton zu entionisiertem Wasser und gleichmäßiges Rühren, um eine klare Lösung zu erhalten; Das Molverhältnis von Glucose, Polyvinylpyrrolidon und Wasser beträgt 1:0,06:430; Die Molmasse von Glucose beträgt 0,05 mmol;
Schritt 2: Zugabe von Eisennitratlösung zu der in Schritt 1 erhaltenen klaren Lösung und gleichmäßiges Rühren mit einer Rührzeit von 2 Stunden, um eine gemischte Lösung A zu erhalten; Die Molmasse von Eisennitrat in der Eisennitratlösung beträgt 28 mmol;
Schritt 3: Zugabe von Natriumchloridlösung zu der in Schritt 2 erhaltenen gemischten Lösung A und gleichmäßiges Rühren mit einer Rührzeit von 0,5 Stunde, um eine gemischte Lösung B zu erhalten; Die Molmasse von Natriumchlorid in der Natriumchloridlösung beträgt 7 mmol;
Schritt 4: Tropfenweise Zugabe einer Silbernitratlösung zu der in Schritt 3 erhaltenen gemischten Lösung B und Rühren, um eine Reaktionslösung zu erhalten, anschließend wird die Reaktionslösung in einen hydrothermischen Reaktor überführt und 15 Stunden lang bei 115 °C umgesetzt, um ein flockiges Produkt zu erhalten; Die Molmasse von Silbernitrat in der Silbernitratlösung beträgt 22 mmol;
Schritt 5: Das in Schritt 4 erhaltene flockige Produkt wird nacheinander präzipitiert und mit entionisiertem Wasser und absolutem Ethanol gewaschen, um ein ultralanges Silber-Nanodrahtmaterial zu erhalten; Der Vorgang des Präzipitierens und Waschens läuft wie folgt ab: Das flockige Produkt wird zu entionisiertem Wasser gegeben, geschüttelt und dann stehen gelassen. Nach der Trennung des flockigen Produkts und des entionisierten Wassers wird der Überstand abgegossen, anschließend wird entionisiertes Wasser hinzugefügt. Dieser Vorgang wird dreimal wiederholt. Anschließend wird das flockige Produkt zum Schütteln in absolutes Ethanol gegeben und dann stehengelassen. Nach der Trennung des flockigen Produkts und des absoluten Ethanols wird der Überstand abgegossen, anschließend wird absolutes Ethanol hinzugefügt. Dieser Vorgang wird dreimal wiederholt.

4 zeigt ein REM-Bild des gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung hergestellten ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass das erhaltene Produkt eine eindimensionale Nanodrahtstruktur aufweist und die Nanodrähte gut verteilt sind und einen einheitlichen Durchmesser aufweisen.
Ausführungsbeispiel 4
Das vorliegende Ausführungsbeispiel umfasst die folgenden Schritte:

Schritt 1: Zugabe von Fructose und Polyvinylpyrrolidon mit einem Molekulargewicht Mw von 58.000 Dalton zu entionisiertem Wasser und gleichmäßiges Rühren, um eine klare Lösung zu erhalten; Das Molverhältnis von Fructose, Polyvinylpyrrolidon und Wasser beträgt 1:0,08:350; Die Molmasse von Fructose beträgt 0,02 mmol;
Schritt 2: Zugabe von Eisensulfatlösung zu der in Schritt 1 erhaltenen klaren Lösung und gleichmäßiges Rühren mit einer Rührzeit von 1 Stunde, um eine gemischte Lösung A zu erhalten; Die Molmasse von Eisensulfat in der Eisensulfatlösung beträgt 10 mmol;
Schritt 3: Zugabe von Natriumchloridlösung zu der in Schritt 2 erhaltenen gemischten Lösung A und gleichmäßiges Rühren mit einer Rührzeit von 1,5 Stunden, um eine gemischte Lösung B zu erhalten; Die Molmasse von Natriumchlorid in der Natriumchloridlösung beträgt 4 mmol;
Schritt 4: Tropfenweise Zugabe einer Silbernitratlösung zu der in Schritt 3 erhaltenen gemischten Lösung B und Rühren, um eine Reaktionslösung zu erhalten, anschließend wird die Reaktionslösung in einen hydrothermischen Reaktor überführt und 18 Stunden lang bei 120 °C umgesetzt, um ein flockiges Produkt zu erhalten; Die Molmasse von Silbernitrat in der Silbernitratlösung beträgt 8 mmol;
Schritt 5: Das in Schritt 4 erhaltene flockige Produkt wird nacheinander präzipitiert und mit entionisiertem Wasser und absolutem Ethanol gewaschen, um ein ultralanges Silber-Nanodrahtmaterial zu erhalten; Der Vorgang des Präzipitierens und Waschens läuft wie folgt ab: Das flockige Produkt wird zu entionisiertem Wasser gegeben, geschüttelt und dann stehen gelassen. Nach der Trennung des flockigen Produkts und des entionisierten Wassers wird der Überstand abgegossen, anschließend wird entionisiertes Wasser hinzugefügt. Dieser Vorgang wird dreimal wiederholt. Anschließend wird das flockige Produkt zum Schütteln in absolutes Ethanol gegeben und dann stehengelassen. Nach der Trennung des flockigen Produkts und des absoluten Ethanols wird der Überstand abgegossen, anschließend wird absolutes Ethanol hinzugefügt. Dieser Vorgang wird dreimal wiederholt.

5 zeigt ein REM-Bild des gemäß dem Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung hergestellten ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass das erhaltene Produkt eine eindimensionale Nanodrahtstruktur aufweist und die Nanodrähte gut verteilt sind.
Ausführungsbeispiel 5
Das vorliegende Ausführungsbeispiel umfasst die folgenden Schritte:

Schritt 1: Zugabe von Saccharose und Polyvinylpyrrolidon mit einem Molekulargewicht Mw von 58.000 Dalton zu entionisiertem Wasser und gleichmäßiges Rühren, um eine klare Lösung zu erhalten; Das Molverhältnis von Saccharose, Polyvinylpyrrolidon und Wasser beträgt 1:0,07:550; Die Molmasse von Saccharose beträgt 0,03 mmol;
Schritt 2: Zugabe von Nickelnitratlösung zu der in Schritt 1 erhaltenen klaren Lösung und gleichmäßiges Rühren mit einer Rührzeit von 1 Stunde, um eine gemischte Lösung A zu erhalten; Die Molmasse von Nickelnitrat in der Nickelnitratlösung beträgt 17 mmol;
Schritt 3: Zugabe von Natriumchloridlösung zu der in Schritt 2 erhaltenen gemischten Lösung A und gleichmäßiges Rühren mit einer Rührzeit von 0,5 Stunde, um eine gemischte Lösung B zu erhalten; Die Molmasse von Natriumchlorid in der Natriumchloridlösung beträgt 4 mmol;
Schritt 4: Tropfenweise Zugabe einer Silbernitratlösung zu der in Schritt 3 erhaltenen gemischten Lösung B und Rühren, um eine Reaktionslösung zu erhalten, anschließend wird die Reaktionslösung in einen hydrothermischen Reaktor überführt und 15 Stunden lang bei 115 °C umgesetzt, um ein flockiges Produkt zu erhalten; Die Molmasse von Silbernitrat in der Silbernitratlösung beträgt 12 mmol;
Schritt 5: Das in Schritt 4 erhaltene flockige Produkt wird nacheinander präzipitiert und mit entionisiertem Wasser und absolutem Ethanol gewaschen, um ein ultralanges Silber-Nanodrahtmaterial zu erhalten; Der Vorgang des Präzipitierens und Waschens läuft wie folgt ab: Das flockige Produkt wird zu entionisiertem Wasser gegeben, geschüttelt und dann stehen gelassen. Nach der Trennung des flockigen Produkts und des entionisierten Wassers wird der Überstand abgegossen, anschließend wird entionisiertes Wasser hinzugefügt. Dieser Vorgang wird dreimal wiederholt. Anschließend wird das flockige Produkt zum Schütteln in absolutes Ethanol gegeben und dann stehengelassen. Nach der Trennung des flockigen Produkts und des absoluten Ethanols wird der Überstand abgegossen, anschließend wird absolutes Ethanol hinzugefügt. Dieser Vorgang wird dreimal wiederholt.

6 zeigt ein REM-Bild des gemäß dem Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung hergestellten ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass das erhaltene Produkt eine eindimensionale Nanodrahtstruktur aufweist und die Nanodrähte gut verteilt sind, wobei die Länge der Nanodrähte groß ist und die bei dieser Vergrößerung sichtbaren Längen überschreitet.
Ausführungsbeispiel 6
Das vorliegende Ausführungsbeispiel umfasst die folgenden Schritte:

Schritt 1: Zugabe von Glucose und Polyvinylpyrrolidon mit einem Molekulargewicht Mw von 58.000 Dalton zu entionisiertem Wasser und gleichmäßiges Rühren, um eine klare Lösung zu erhalten; Das Molverhältnis von Glucose, Polyvinylpyrrolidon und Wasser beträgt 1:0,06:450; Die Molmasse von Glucose beträgt 0,01 mmol;
Schritt 2: Zugabe von Kupfernitratlösung zu der in Schritt 1 erhaltenen klaren Lösung und gleichmäßiges Rühren mit einer Rührzeit von 0,5 Stunde, um eine gemischte Lösung A zu erhalten; Die Molmasse von Kupfernitrat in der Kupfernitratlösung beträgt 5 mmol;
Schritt 3: Zugabe von Kaliumchloridlösung zu der in Schritt 2 erhaltenen gemischten Lösung A und gleichmäßiges Rühren mit einer Rührzeit von 1 Stunde, um eine gemischte Lösung B zu erhalten; Die Molmasse von Kaliumchlorid in der Kaliumchloridlösung beträgt 1,2 mmol;
Schritt 4: Tropfenweise Zugabe einer Silbernitratlösung zu der in Schritt 3 erhaltenen gemischten Lösung B und Rühren, um eine Reaktionslösung zu erhalten, anschließend wird die Reaktionslösung in einen hydrothermischen Reaktor überführt und 16 Stunden lang bei 120 °C umgesetzt, um ein flockiges Produkt zu erhalten; Die Molmasse von Silbernitrat in der Silbernitratlösung beträgt 4,5 mmol;
Schritt 5: Das in Schritt 4 erhaltene flockige Produkt wird nacheinander präzipitiert und mit entionisiertem Wasser und absolutem Ethanol gewaschen, um ein ultralanges Silber-Nanodrahtmaterial zu erhalten; Der Vorgang des Präzipitierens und Waschens läuft wie folgt ab: Das flockige Produkt wird zu entionisiertem Wasser gegeben, geschüttelt und dann stehen gelassen. Nach der Trennung des flockigen Produkts und des entionisierten Wassers wird der Überstand abgegossen, anschließend wird entionisiertes Wasser hinzugefügt. Dieser Vorgang wird dreimal wiederholt. Anschließend wird das flockige Produkt zum Schütteln in absolutes Ethanol gegeben und dann stehengelassen. Nach der Trennung des flockigen Produkts und des absoluten Ethanols wird der Überstand abgegossen, anschließend wird absolutes Ethanol hinzugefügt. Dieser Vorgang wird dreimal wiederholt.

7 zeigt ein REM-Bild des gemäß dem Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung hergestellten ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass das erhaltene Produkt eine eindimensionale Nanodrahtstruktur aufweist und die Nanodrähte gut verteilt sind und einen einheitlichen Durchmesser aufweisen.
Ausführungsbeispiel 7
Das vorliegende Ausführungsbeispiel umfasst die folgenden Schritte:

Schritt 1: Zugabe von Maltose und Polyvinylpyrrolidon mit einem Molekulargewicht Mw von 8.000 Dalton zu entionisiertem Wasser und gleichmäßiges Rühren, um eine klare Lösung zu erhalten; Das Molverhältnis von Maltose, Polyvinylpyrrolidon und Wasser beträgt 1:0,1:500; Die Molmasse von Maltose beträgt 0,01 mmol;
Schritt 2: Zugabe von Eisensulfatlösung zu der in Schritt 1 erhaltenen klaren Lösung und gleichmäßiges Rühren mit einer Rührzeit von 1 Stunde, um eine gemischte Lösung A zu erhalten; Die Molmasse von Eisensulfat in der Eisensulfatlösung beträgt 5,5 mmol;
Schritt 3: Zugabe von Kaliumchloridlösung zu der in Schritt 2 erhaltenen gemischten Lösung A und gleichmäßiges Rühren mit einer Rührzeit von 1 Stunde, um eine gemischte Lösung B zu erhalten; Die Molmasse von Natriumchlorid in der Natriumchloridlösung beträgt 1,5 mmol;
Schritt 4: Tropfenweise Zugabe einer Silbernitratlösung zu der in Schritt 3 erhaltenen gemischten Lösung B und Rühren, um eine Reaktionslösung zu erhalten, anschließend wird die Reaktionslösung in einen hydrothermischen Reaktor überführt und 18 Stunden lang bei 130 °C umgesetzt, um ein flockiges Produkt zu erhalten; Die Molmasse von Silbernitrat in der Silbernitratlösung beträgt 4 mmol;
Schritt 5: Das in Schritt 4 erhaltene flockige Produkt wird nacheinander präzipitiert und mit entionisiertem Wasser und absolutem Ethanol gewaschen, um ein ultralanges Silber-Nanodrahtmaterial zu erhalten; Der Vorgang des Präzipitierens und Waschens läuft wie folgt ab: Das flockige Produkt wird zu entionisiertem Wasser gegeben, geschüttelt und dann stehen gelassen. Nach der Trennung des flockigen Produkts und des entionisierten Wassers wird der Überstand abgegossen, anschließend wird entionisiertes Wasser hinzugefügt. Dieser Vorgang wird dreimal wiederholt. Anschließend wird das flockige Produkt zum Schütteln in absolutes Ethanol gegeben und dann stehengelassen. Nach der Trennung des flockigen Produkts und des absoluten Ethanols wird der Überstand abgegossen, anschließend wird absolutes Ethanol hinzugefügt. Dieser Vorgang wird dreimal wiederholt.

Ausführungsbeispiel 8
Das vorliegende Ausführungsbeispiel umfasst die folgenden Schritte:

Schritt 1: Zugabe von Glucose und Polyvinylpyrrolidon zu entionisiertem Wasser und gleichmäßiges Rühren, um eine klare Lösung zu erhalten; Das Molverhältnis von Glucose, Polyvinylpyrrolidon und Wasser beträgt 1:0,08:560; Die Molmasse von Glucose beträgt 0,01 mmol;
Schritt 2: Zugabe von Kupfersulfatlösung zu der in Schritt 1 erhaltenen klaren Lösung und gleichmäßiges Rühren, um eine gemischte Lösung A zu erhalten; Die Molmasse von Kupfersulfat in der Kupfersulfatlösung beträgt 5,4 mmol;
Schritt 3: Zugabe von Natriumchloridlösung zu der in Schritt 2 erhaltenen gemischten Lösung A und gleichmäßiges Rühren, um eine gemischte Lösung B zu erhalten; Die Molmasse von Natriumchlorid in der Natriumchloridlösung beträgt 1,3 mmol;
Schritt 4: Tropfenweise Zugabe einer Silbernitratlösung zu der in Schritt 3 erhaltenen gemischten Lösung B und Rühren, um eine Reaktionslösung zu erhalten, anschließend wird die Reaktionslösung in einen hydrothermischen Reaktor überführt und 14 Stunden lang bei 120 °C umgesetzt, um ein flockiges Produkt zu erhalten; Die Molmasse von Silbernitrat in der Silbernitratlösung beträgt 5 mmol;
Schritt 5: Das in Schritt 4 erhaltene flockige Produkt wird nacheinander präzipitiert und mit entionisiertem Wasser und absolutem Ethanol gewaschen, um ein ultralanges Silber-Nanodrahtmaterial zu erhalten; Der Vorgang des Präzipitierens und Waschens läuft wie folgt ab: Das flockige Produkt wird zu entionisiertem Wasser gegeben, geschüttelt und dann stehen gelassen. Nach der Trennung des flockigen Produkts und des entionisierten Wassers wird der Überstand abgegossen, anschließend wird entionisiertes Wasser hinzugefügt. Dieser Vorgang wird fünfmal wiederholt. Anschließend wird das flockige Produkt zum Schütteln in absolutes Ethanol gegeben und dann stehengelassen. Nach der Trennung des flockigen Produkts und des absoluten Ethanols wird der Überstand abgegossen, anschließend wird absolutes Ethanol hinzugefügt. Dieser Vorgang wird dreimal wiederholt.

8 zeigt ein REM-Bild des gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 8 hergestellten ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials. Aus 8 ist ersichtlich, dass das erhaltene Produkt eine Nanodrahtstruktur aufweist. Mit Ausnahme der eindimensionalen Nanodrahtstruktur traten im Produkt keine andere Morphologie und keine anderen Verunreinigungsprodukte auf, was darauf hindeutet, dass das erhaltene Produkt von hoher Reinheit war. Die Durchmesserverteilung der erhaltenen Nanodrähte ist gleichmäßig und das Seitenverhältnis des ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials liegt weit über 3000.
Die vorstehende Beschreibung stellt nur spezifische Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen, die gemäß der Beschreibung und den Zeichnungen der Erfindung von einem Fachmann auf diesem Gebiet vorgenommen werden können, fallen in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CH 2021113110873 [0001]

Claims

Ein Verfahren zur Herstellung von ultralangen Silber-Nanodrahtmaterialien, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Schritt 1: Zugabe von reduzierendem Zucker und Polyvinylpyrrolidon zu entionisiertem Wasser und gleichmäßiges Rühren, um eine klare Lösung zu erhalten; Schritt 2: Mischen der klaren Lösung mit der Metallionenlösung, um eine gemischte Lösung A zu erhalten; Schritt 3: Mischen der gemischten Lösung A mit der Halogenidlösung, um eine gemischte Lösung B zu erhalten; Schritt 4: Tropfenweise Zugabe einer Silberionen enthaltenden Lösung zur gemischten Lösung B und Rühren, um eine Reaktionslösung zu erhalten, anschließend wird die Reaktionslösung in einen hydrothermischen Reaktor überführt und 14 bis 20 Stunden lang bei 110 bis 130 °C umgesetzt, um ein flockiges Produkt zu erhalten; Schritt 5: Das flockige Produkt wird nacheinander präzipitiert und mit entionisiertem Wasser und absolutem Ethanol gewaschen, um ein ultralanges Silber-Nanodrahtmaterial zu erhalten, wobei das Seitenverhältnis des ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials mehr als 3000 beträgt.
Verfahren zur Herstellung von ultralangen Silber-Nanodrahtmaterialien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der reduzierende Zucker einer oder mehrere der folgenden Zuckerarten ist: Glucose, Maltose, Fructose, Saccharose und Galactose; vorzugsweise Glucose; und/oder die Metallionenlösung eine oder mehrere der folgenden Lösungen ist: Nickelnitratlösung, Nickelsulfatlösung, Eisennitratlösung, Eisensulfatlösung, Kupfersulfatlösung, Kupfernitratlösung und Mangansulfatlösung; vorzugsweise Kupfersulfatlösung.
Verfahren zur Herstellung von ultralangen Silber-Nanodrahtmaterialien nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halogenidlösung eine Kaliumchloridlösung und/oder eine Natriumchloridlösung ist; und/oder die Silberionen enthaltende Lösung eine Silbernitratlösung ist; und/oder das Molekulargewicht Mw des Polyvinylpyrrolidons 4.000 bis 1.300.000 Dalton, vorzugsweise 8.000 bis 100.000 Dalton, z. B. 24.000 oder 58.000 Dalton, beträgt.
Verfahren zur Herstellung von ultralangen Silber-Nanodrahtmaterialien nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Molverhältnis des reduzierenden Zuckers, des Polyvinylpyrrolidons und des entionisierten Wassers 1:(0,05 bis 0,1):(280 bis 560), vorzugsweise 1:(0,05 bis 0,1):(350 bis 550), z. B. 1:0,05:400, 1:0,06:430; 1:0,08:350, 1:0,07:550, 1:0,06:450 oder 1:0,1:500, beträgt; und/oder in Schritt 2 in der gemischten Lösung A das Molverhältnis des reduzierenden Zuckers zu Metallionen 1:(480 bis 600), vorzugsweise 1:(500 bis 580), beispielsweise 1:550, 1:560 oder 1:567, beträgt.
Verfahren zur Herstellung von ultralangen Silber-Nanodrahtmaterialien nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt 3 in der gemischten Lösung B das Molverhältnis von Halogenid zu Metallionen 1:(2,5 bis 4,8), vorzugsweise 1:(3 bis 4,5), beispielsweise 1:3,67, 1:4 oder 1:4,17, beträgt.
Verfahren zur Herstellung von ultralangen Silber-Nanodrahtmaterialien nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieses die folgenden Schritte umfasst: Schritt 1: Zugabe von Glucose und Polyvinylpyrrolidon zu entionisiertem Wasser und gleichmäßiges Rühren, um eine klare Lösung zu erhalten; Schritt 2: Zugabe von Kupfersulfatlösung zu der in Schritt 1 erhaltenen klaren Lösung und gleichmäßiges Rühren, um eine gemischte Lösung A zu erhalten; Schritt 3: Zugabe von Natriumchloridlösung zu der in Schritt 2 erhaltenen gemischten Lösung A und gleichmäßiges Rühren, um eine gemischte Lösung B zu erhalten; Schritt 4: Tropfenweise Zugabe einer Silbernitratlösung zu der in Schritt 3 erhaltenen gemischten Lösung B und Rühren, um eine Reaktionslösung zu erhalten, anschließend wird die Reaktionslösung in einen hydrothermischen Reaktor überführt und 14 bis 20 Stunden lang bei 110 bis 130 °C umgesetzt, um ein flockiges Produkt zu erhalten; Schritt 5: Das in Schritt 4 erhaltene flockige Produkt wird nacheinander präzipitiert und mit entionisiertem Wasser und absolutem Ethanol gewaschen, um ein ultralanges Silber-Nanodrahtmaterial zu erhalten, wobei das Seitenverhältnis des ultralangen Silber-Nanodrahtmaterials mehr als 3000 beträgt.
Verfahren zur Herstellung von ultralangen Silber-Nanodrahtmaterialien nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt 1 das Molverhältnis des reduzierenden Zuckers, des Polyvinylpyrrolidons und des entionisierten Wassers 1:(0,05 bis 0,1):(280 bis 560) beträgt; und/oder in Schritt 2 in der gemischten Lösung A das Molverhältnis von Glucose zu Kupfersulfat 1:(480 bis 600) beträgt; und/oder in Schritt 3 in der gemischten Lösung B das Molverhältnis von Natriumchlorid zu Kupfersulfat 1:(3 bis 4,8) beträgt; und/oder in Schritt 4 in der Reaktionslösung das Molverhältnis von Glucose zu Silbernitrat 1:(300 bis 500) beträgt.
Verfahren zur Herstellung von ultralangen Silber-Nanodrahtmaterialien nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt 5 der Vorgang des Präzipitierens und Waschens wie folgt abläuft: Das flockige Produkt wird zu entionisiertem Wasser gegeben, geschüttelt und dann stehen gelassen. Nach der Trennung des flockigen Produkts und des entionisierten Wassers wird der Überstand abgegossen, anschließend wird entionisiertes Wasser hinzugefügt. Dieser Vorgang wird drei- bis fünfmal wiederholt. Anschließend wird das flockige Produkt zum Schütteln in absolutes Ethanol gegeben und dann stehengelassen. Nach der Trennung des flockigen Produkts und des absoluten Ethanols wird der Überstand abgegossen, anschließend wird absolutes Ethanol hinzugefügt. Dieser Vorgang wird drei- bis fünfmal wiederholt. Unter normalen Umständen müssen Nanomaterialien durch Zentrifugieren gewaschen werden.
Verfahren zur Herstellung von ultralangen Silber-Nanodrahtmaterialien nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt 1, Schritt 2 und Schritt 3 das Rühren der gemischten Lösung jeweils bei Raumtemperatur durchgeführt wird.
Ein ultralanges Silber-Nanodrahtmaterial, das gemäß dem Verfahren zur Herstellung von ultralangen Silber-Nanodrahtmaterialien nach einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt ist.