JP2018532048A - アスペクト比が均一な銀ナノワイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、アスペクト比が均一な銀ナノワイヤの製造方法を提供する。硝酸銀を所定の温度下でグリセロールに溶解し、溶液Ａとする。ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）を所定の温度下でグリセロールに溶解し、溶液Ｂとする。溶液Ａと溶液Ｂを均一に混合して溶液Ｃとする。それから所定量の媒体を溶液Ｃに添加して、均一に混合して溶液Ｄとし、最後に溶液Ｄを反応器に移し、既に温度設定がされているオーブンに入れ、所定時間反応させた後に反応を終了させる。反応物を２回遠心分離して銀ナノワイヤ沈殿物を得る。該方法は媒体を加えることにより、反応溶液中のイオンの運動速度を高めることができ、アスペクト比が均等で、ノードを有する銀ナノワイヤが得られ、製造方法は簡単で操作し易く、且つ工程が安定しており、工業生産に適している。

Description

本発明は、銀ナノワイヤの製造方法に関し、特にアスペクト比が均一な銀ナノワイヤの製造方法に関する。

銀ナノワイヤは高い比表面積、導電性、導熱性などのこれらの性質により、幅広い応用の見込みがあり、とくにＩＴＯの代替材料として太陽エネルギー、ＯＬＥＤ、フレキシブル及び大サイズのタッチスクリーンディスプレイなどの分野、導電性高分子と複合材料分野、及び電極印刷インク添加剤等に応用される。よって、銀ナノワイヤの研究製造は、科学研究人員の研究の焦点となっている。現在、銀ナノワイヤの製造方法及び応用に関する文献と特許に関する報告はとても多く、例えばポリオール法を用いて銀ナノワイヤを還元製造することの創始者である夏幼男（Advanced Materials（2002）14, 883）は、Ｐｔをシードとして、エチレングリコールで硝酸銀を還元して高アスペクト比の銀ナノワイヤを製造した。ポリオール還元法と水熱法を結合させて、少量の塩化ナトリウム、塩化鉄、塩化銅等の金属ハロゲン化物とＡｇイオンで生成されるコロイドをシードとして、銀ナノワイヤを製造した。ポリオール法とマイクロ波法との結合は銀ナノワイヤを速く製造することができるが、銀ナノワイヤのアスペクト比は不均一であり、かつ大量の不純物を含み、中国特許出願番号第２００８１００１９８２８．６号の銀ナノワイヤの大量製造の方法、中国特許出願番号第２０１０１０５５９３３５．９号のカチオン制御のマイクロ波法によるワイヤ径を制御可能な銀ナノワイヤの製造方法のように、製造される銀ナノワイヤの長さは３０μｍより小さく、且つアスペクト比は不均一である。中国特許ＣＮ１８４３６７０Ａでは、グリセロールと水或いはエタノール或いはイソプロパノールなどの複合溶媒を用いて銀ナノワイヤを還元製造して、長さが５〜２００μｍ、直径が７０〜９０ｎｍの銀ナノワイヤを得ることを報告している。銀ナノワイヤの製造方法について、既に多くの報告がなされているが、アスペクト比が均一であり、かつその他の顆粒又は不純物が存在しない銀ナノワイヤの製造方法は少なく、従って、工程が安定しており、制御要素が少なく、簡単で速く、大量にＡｇナノワイヤを製造する方法及びそれ自体の発明は重要なものとなっている。

本発明の目的は制御が簡単で、コストが低いアスペクト比が均一な銀ナノワイヤの製造方法を提供することである。

本発明の目的は次の技術案により実現される。銀ナノワイヤの製造方法は次の工程に沿って進行されることを特徴とする。
（１）硝酸銀をグリセロールに溶解し、溶液Ａとする。
（２）ポリビニルピロリドンをグリセロールに溶解し、溶液Ｂとする。
（３）溶液Ａと溶液Ｂを均一に混合して溶液Ｃとする。
（４）超純水媒体を溶液Ｃに添加して、均一に混合して溶液Ｄとして、最後に溶液Ｄを反応器に移し、１５０℃±１０℃で反応させ、反応物を遠心分離して銀ナノワイヤを得るものであり、製造で得られる銀ナノワイヤの純度は高く、アスペクト比は均一である。

前記反応器での反応時間は、好ましくは９〜１０時間である。

更に銀ナノワイヤの純度を高め、アスペクト比を均一なものとするため、好ましくは、前記工程（１）では０．１６ｇ〜０．３２ｇの硝酸銀を室温下でグリセロール２０ｍｌに溶解して、溶液Ａとする。

更に好ましくは、前記工程（２）では５ｇ〜７ｇのポリビニルピロリドンを室温下でグリセロール８０ｍｌに溶解し、溶液Ｂとする。

より好ましくは、前記工程（４）では、２．５ｍｌ〜１０ｍｌの超純水を溶液Ｃに添加し、均一に混合して溶液Ｄとする。

更には、前記遠心分離の回数は２回である。

本発明の製造方法の工程は操作が簡単で、制御がし易く、コストが廉価で、大規模工業化での生産に最適である。得られる銀ナノワイヤのアスペクト比は均一であり、銀ナノワイヤに基づく透明導電フィルムの透明度は高く９０〜９１％に達し、直径は３０〜４０ｎｍ、長さは１０〜２０μｍに達し、このアスペクト比の銀ナノワイヤの電気抵抗は小さく、導電性能の向上にも役立ち、顆粒を含まず、純度が高いものである。

本発明の実施例１で合成された銀ナノワイヤの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）図である。 本発明の実施例１で合成された銀ナノワイヤを利用した導電性フィルムの透過率のテストチャートである。

以下において、具体的な実施例と併せて本発明の技術について更に詳細に説明する。

実施例１
硝酸銀０．１６ｇを室温下でグリセロール２０ｍｌに溶解して、溶液Ａとする。５ｇのポリビニルピロリドンを室温下でグリセロール８０ｍｌに溶解し、溶液Ｂとする。溶液Ａと溶液Ｂを均一に混合して溶液Ｃとする。５ｍｌの超純水を溶液Ｃに添加し、均一に混合して溶液Ｄとし、最後に溶液Ｄを反応器に移し、１６０℃に設定したオーブン中に置き、所定時間反応させた後に反応を終了させる。

反応器中のＡｇナノワイヤ母液をアルコール希釈し、２回遠心分離して、得られた沈殿物である直径３０〜４０ｎｍ、長さ１０〜２０μｍの銀ナノワイヤをイソプロピルアルコール中に分散させた。図１は本実施例１で合成した銀ナノワイヤの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）図である。

上記実施例１で得られた銀ナノワイヤを１ｇ／Ｌの銀ナノワイヤスラリーとし、５００μＬのスラリーを取りＡ４サイズの透明薄膜状に均一に塗布して透明導電性フィルムを製造し、シート抵抗は４２ｏｈｍ／ｓｑである。さらに、透明導電性フィルムを紫外-可視分光光度計を用いてフィルムの透過率を測定すると、可視光波長が５５０ｎｍの箇所では、透明導電性フィルムの透過率は９０．８％であり、図２に示す通りである。

実施例２
硝酸銀０．１６ｇを室温下でグリセロール２０ｍｌに溶解して、溶液Ａとする。５ｇのポリビニルピロリドンを室温下でグリセロール８０ｍｌに溶解し、溶液Ｂとする。溶液Ａと溶液Ｂを均一に混合して溶液Ｃとする。２．５ｍｌの超純水を溶液Ｃに添加し、均一に混合して溶液Ｄとし、最後に溶液Ｄを反応器に移し、１６０℃に設定したオーブン中に置き、所定時間反応させた後に反応を終了させる。

反応器中のＡｇナノワイヤ母液をアルコール希釈し、２回遠心分離して、得られた沈殿物である直径３０〜４０ｎｍ、長さ１０〜２０μｍの銀ナノワイヤをイソプロピルアルコール中に分散させた。

実施例３
硝酸銀０．３２ｇを室温下でグリセロール２０ｍｌに溶解して、溶液Ａとする。７ｇのポリビニルピロリドンを室温下でグリセロール８０ｍｌに溶解し、溶液Ｂとする。溶液Ａと溶液Ｂを均一に混合して溶液Ｃとする。２．５ｍｌの超純水を溶液Ｃに添加し、均一に混合して溶液Ｄとし、最後に溶液Ｄを反応器に移し、１６０℃に設定したオーブン中に置き、所定時間反応させた後に反応を終了させる。

反応器中のＡｇナノワイヤ母液をアルコール希釈し、２回遠心分離して、得られた沈殿物である直径３０〜４０ｎｍ、長さ１０〜２０μｍの銀ナノワイヤをイソプロピルアルコール中に分散させた。

Claims (7)

1. 次の工程に沿って進行される、
   （１）硝酸銀をグリセロールに溶解し、溶液Ａとし、
   （２）ポリビニルピロリドンをグリセロールに溶解し、溶液Ｂとし、
   （３）溶液Ａと溶液Ｂを均一に混合して溶液Ｃとし、
   （４）超純水媒体を溶液Ｃに添加して、均一に混合して溶液Ｄとして、最後に溶液Ｄを反応器に移し、１５０℃±１０℃で反応させ、反応物を遠心分離して銀ナノワイヤを得る、
   ことを特徴とする銀ナノワイヤの製造方法。
2. 前記反応器中での反応時間が９〜１０時間である、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記工程（１）では０．１６ｇ〜０．３２ｇの硝酸銀を室温下でグリセロール２０ｍｌに溶解して、溶液Ａとする、請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 前記工程（２）では５ｇ〜７ｇのポリビニルピロリドンを室温下でグリセロール８０ｍｌに溶解し、溶液Ｂとする、請求項３に記載の製造方法。
5. 前記工程（４）では、２．５ｍｌ〜１０ｍｌの超純水を溶液Ｃに添加し、均一に混合して溶液Ｄとする、請求項４に記載の製造方法。
6. 前記遠心分離の回数が２回である、請求項１又は２に記載の製造方法。
7. 前記遠心分離の回数が２回である、請求項５に記載の製造方法。