JP7239297B2 - Method for producing silver nanowires - Google Patents

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Description

本開示は、銀ナノワイヤの製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method for producing silver nanowires.

金属ナノワイヤは、直径が通常20nm以下、アスペクト比(すなわち長さ/直径の比)が通常100以上という極めて微細な細長素材であり、その優れた導電性及び熱伝導性から、透明導電膜、導電性インク(電子回路用インク等)、自動車用高熱伝導率冷媒等の用途で利用されている。金属ナノワイヤの中でも、銀ナノワイヤは、導電性が特に高いという利点を有する。 Metal nanowires are extremely fine elongated materials with a diameter of usually 20 nm or less and an aspect ratio (that is, length/diameter ratio) of usually 100 or more. It is used for applications such as high-performance ink (ink for electronic circuits, etc.) and high thermal conductivity coolant for automobiles. Among metal nanowires, silver nanowires have the advantage of particularly high conductivity.

特許文献1は、精製処理を経た銀ナノ粒子を核粒子として、還元性を有する化合物と形態制御剤とを含む溶液中で銀イオンを還元することを特徴とする銀ナノワイヤの製造方法を記載する。 Patent Document 1 describes a method for producing silver nanowires, which is characterized by reducing silver ions in a solution containing a reducing compound and a morphology control agent, using silver nanoparticles that have undergone purification treatment as core particles. .

特許文献2は、水銀圧入法による平均細孔直径が1.0μm以上である多孔質セラミックフィルタを流路壁面に有する管状流路内に、液状媒体の流れに随伴して金属ナノワイヤを流し、流れている一部の金属ナノワイヤを一部の液状媒体とともに前記多孔質セラミックフィルタを通して前記管状流路の外に排出させ、前記管状流路の外に排出されずに当該流路を流れ進んだ金属ナノワイヤを回収する、金属ナノワイヤの製造方法を記載する。 In Patent Document 2, metal nanowires flow along with the flow of a liquid medium in a tubular channel having a porous ceramic filter having an average pore diameter of 1.0 μm or more by the mercury intrusion method on the channel wall surface, and the flow Some of the metal nanowires are discharged out of the tubular channel through the porous ceramic filter together with a part of the liquid medium, and the metal nanowires that have flowed through the channel without being discharged out of the tubular channel. A method for producing metal nanowires is described, in which the is recovered.

特許文献3は、水溶媒中で銀錯体を該水溶媒の沸点以下の温度で加熱することを特徴とする銀ナノワイヤーの製造方法を記載する。 Patent Document 3 describes a method for producing silver nanowires, which comprises heating a silver complex in a water solvent at a temperature below the boiling point of the water solvent.

特許文献4は、塩化銀を含む前駆体と、単糖類からなる還元剤とを、水媒体中において、130~200℃の温度で加熱処理する銀ナノワイヤーの製造方法であって、前記の塩化銀を含む前駆体が、濃度0.01~0.10モル/Lの銀塩水溶液と、濃度0.10~0.70モル/Lの塩素含有物水溶液とを、銀塩と塩素含有物のモル比が1:1~1:7になるように用い、かつ、前記の銀塩水溶液と塩素含有物水溶液との合計量に対して、新たに水媒体を3~10体積倍加えることにより得られたものであることを特徴とする、銀ナノワイヤーの製造方法を記載する。 Patent Document 4 discloses a method for producing silver nanowires by heat-treating a precursor containing silver chloride and a reducing agent consisting of a monosaccharide in an aqueous medium at a temperature of 130 to 200° C., wherein the chloride The precursor containing silver is a silver salt aqueous solution with a concentration of 0.01 to 0.10 mol/L and a chlorine-containing substance aqueous solution with a concentration of 0.10 to 0.70 mol/L. It is used so that the molar ratio is 1:1 to 1:7, and is obtained by newly adding an aqueous medium 3 to 10 times the volume of the total amount of the silver salt aqueous solution and the chlorine-containing substance aqueous solution. A method for producing silver nanowires is described, characterized in that

特許文献5は、ポリ(N-ビニル-ε-カプロラクタム)、ポリ(N-ビニル-2-オキサゾリドン)、ポリ(N-ビニルアセトアミド)及びポリ(N-メチル-N-ビニルアセトアミド)から選ばれる1種以上のポリマーの存在下で、銀化合物を加熱する工程を含むことを特徴とする銀ナノワイヤーの製造方法を記載する。 Patent Document 5 discloses 1 selected from poly(N-vinyl-ε-caprolactam), poly(N-vinyl-2-oxazolidone), poly(N-vinylacetamide) and poly(N-methyl-N-vinylacetamide) A method of making silver nanowires is described, comprising heating a silver compound in the presence of one or more polymers.

特開2012-132082号公報JP 2012-132082 A 特開2016-55283号公報JP 2016-55283 A 特開2009-242880号公報JP 2009-242880 A 特開2010-261090号公報JP 2010-261090 A 特開2014-189888号公報JP 2014-189888 A

銀ナノワイヤ製品中には、通常、所望の銀ナノワイヤ以外に、粒状又は低アスペクト比の銀結晶等の不純物が存在する。この不純物は、銀ナノワイヤ製品の導電性能を低下させる原因になり得ることから、不純物の少ない銀ナノワイヤ製品を得る方法が望まれている。 In silver nanowire products, there are usually impurities such as granular or low aspect ratio silver crystals other than the desired silver nanowires. Since these impurities can cause deterioration of the conductive performance of the silver nanowire product, a method of obtaining a silver nanowire product with few impurities is desired.

例えば特許文献1及び2に記載される方法は、高純度の金属ナノワイヤ製品の提供に関するものであるが、特許文献1に記載される方法では、銀イオン源とは別に核粒子を用いる必要があり、特許文献2に記載される方法では、所望の金属ナノワイヤを高純度で含む金属結晶を得るために不純物除去工程が必要であるため、いずれの方法もプロセスが複雑であるという問題を有する。 For example, the methods described in Patent Documents 1 and 2 relate to providing high-purity metal nanowire products, but the method described in Patent Document 1 requires the use of core particles separately from the silver ion source. , the method described in Patent Document 2 requires an impurity removal step in order to obtain a metal crystal containing the desired metal nanowires with high purity, so any method has a problem that the process is complicated.

また特許文献2に記載される方法では、不所望の金属結晶(すなわち粒状又は低アスペクト比の金属結晶)が不純物除去工程によって除去されるため、金属ナノワイヤの収率(すなわち原料として用いた金属の量に対する金属ナノワイヤの量の比率)が低いという問題もある。 In addition, in the method described in Patent Document 2, undesired metal crystals (that is, granular or low aspect ratio metal crystals) are removed by the impurity removal step, so the yield of metal nanowires (that is, the amount of metal used as a raw material) There is also the problem that the ratio of the amount of metal nanowires to the amount) is low.

一方、特許文献3~5に記載される方法は、プロセスが比較的簡便ではあるものの、不所望の銀結晶の生成を抑制して高純度の(すなわち生成した銀結晶中の所望の銀ナノワイヤの比率が高い)製品を得るという点で改善の余地がある。 On the other hand, the methods described in Patent Documents 3 to 5, although the process is relatively simple, suppresses the formation of undesired silver crystals to achieve high purity (that is, the desired silver nanowires in the produced silver crystals). There is room for improvement in terms of obtaining a high percentage) product.

したがって、本開示は、簡便なプロセスでありながら銀ナノワイヤを高収率及び高純度で製造することが可能な、銀ナノワイヤの製造方法の提供を目的とする。 Accordingly, an object of the present disclosure is to provide a method for producing silver nanowires, which is a simple process and capable of producing silver nanowires with high yield and high purity.

本開示の態様としては、下記の態様を挙げることができる。 Aspects of the present disclosure include the following aspects.

〈態様1〉
少なくとも、アルカリ金属臭化物、第1のポリビニルピロリドン、及びポリオールを混合して、A液を調製すること、
少なくとも、銀塩、第2のポリビニルピロリドン、及びポリオールを混合して、B液を調製すること、
A液とB液とを混合してC液を調製すること、及び
C液を加熱して銀ナノワイヤを生成すること、
を含み、
第2のポリビニルピロリドンの数平均分子量が、1,000以上200,000以下であり、
B液が、銀塩に由来する銀イオンと第2のポリビニルピロリドンとの錯体を含む、
銀ナノワイヤの製造方法。
〈態様2〉
第2のポリビニルピロリドンの数平均分子量が、第1のポリビニルピロリドンの数平均分子量よりも小さい、上記態様1に記載の方法。
〈態様3〉
第1のポリビニルピロリドンの数平均分子量が、300,000以上1,500,000以下である、上記態様2に記載の方法。
〈態様4〉
第2のポリビニルピロリドンの数平均分子量が、5,000以上100,000以下である、上記態様1~3のいずれかに記載の方法。
〈態様5〉
アルカリ金属臭化物が、臭化ナトリウムであり、
ポリオールが、エチレングリコールであり、
銀塩が、硝酸銀である、
上記態様1~4のいずれかに記載の方法。
<Aspect 1>
Mixing at least an alkali metal bromide, a first polyvinylpyrrolidone, and a polyol to prepare liquid A;
Mixing at least a silver salt, a second polyvinylpyrrolidone, and a polyol to prepare a liquid B;
mixing liquid A and liquid B to prepare liquid C, and heating liquid C to produce silver nanowires;
including
The number average molecular weight of the second polyvinylpyrrolidone is 1,000 or more and 200,000 or less,
Liquid B contains a complex of silver ions derived from the silver salt and the second polyvinylpyrrolidone,
A method for producing silver nanowires.
<Aspect 2>
Aspect 1 above, wherein the number average molecular weight of the second polyvinylpyrrolidone is less than the number average molecular weight of the first polyvinylpyrrolidone.
<Aspect 3>
The method according to aspect 2 above, wherein the first polyvinylpyrrolidone has a number average molecular weight of 300,000 or more and 1,500,000 or less.
<Aspect 4>
The method according to any one of aspects 1 to 3 above, wherein the second polyvinylpyrrolidone has a number average molecular weight of 5,000 or more and 100,000 or less.
<Aspect 5>
the alkali metal bromide is sodium bromide;
the polyol is ethylene glycol,
the silver salt is silver nitrate;
The method according to any one of aspects 1 to 4 above.

本開示によれば、簡便なプロセスでありながら、銀ナノワイヤを高収率及び高純度で製造することが可能な、銀ナノワイヤの製造方法を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a method for producing silver nanowires, which is a simple process and capable of producing silver nanowires with high yield and high purity.

実施例1及び2並びに比較例1で得た銀結晶の走査型電子顕微鏡(SEM)画像を示す図である。1 shows scanning electron microscope (SEM) images of silver crystals obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. FIG. 比較例2及び3で得た銀結晶の走査型電子顕微鏡(SEM)画像を示す図である。FIG. 4 shows scanning electron microscope (SEM) images of silver crystals obtained in Comparative Examples 2 and 3; 比較例4及び実施例3~5で得た銀結晶の走査型電子顕微鏡(SEM)画像を示す図である。FIG. 4 shows scanning electron microscope (SEM) images of silver crystals obtained in Comparative Example 4 and Examples 3-5.

以下、本開示の例示の態様について説明するが、本開示は以下の態様に限定されない。 Although exemplary aspects of the present disclosure will be described below, the present disclosure is not limited to the following aspects.

本開示の一態様は、
少なくとも、アルカリ金属臭化物、第1のポリビニルピロリドン(本開示で、第1のPVPともいう。)、及びポリオールを混合して、A液を調製すること、
少なくとも、銀塩、第2のポリビニルピロリドン(本開示で、第2のPVPともいう。)、及びポリオールを混合して、B液を調製すること、
A液とB液とを混合してC液を調製すること、及び
C液を加熱して銀ナノワイヤを生成すること、
を含み、
第2のポリビニルピロリドンの数平均分子量が、1,000以上200,000未満であり、
B液が、銀塩に由来する銀イオンと第2のポリビニルピロリドンとの錯体を含む、銀ナノワイヤの製造方法を提供する。
One aspect of the present disclosure is
Mixing at least an alkali metal bromide, a first polyvinylpyrrolidone (also referred to as a first PVP in the present disclosure), and a polyol to prepare liquid A;
Mixing at least a silver salt, a second polyvinylpyrrolidone (also referred to as a second PVP in the present disclosure), and a polyol to prepare a liquid B;
mixing liquid A and liquid B to prepare liquid C, and heating liquid C to produce silver nanowires;
including
The number average molecular weight of the second polyvinylpyrrolidone is 1,000 or more and less than 200,000,
Provided is a method for producing silver nanowires, wherein liquid B contains a complex of silver ions derived from a silver salt and the second polyvinylpyrrolidone.

銀ナノワイヤの生成機構は以下のように考えられている。すなわち、銀の結晶核に対して、還元剤及び形態制御剤(これは銀の[100]面に選択的に吸着する物質である)の存在下で銀イオンを適用すると、銀イオンが還元されて結晶核上に銀が析出することによって結晶成長が生じる際に、形態制御剤の寄与によって異方性粒子として多重双晶粒子を成長させることができる。この多重双晶粒子は、銀イオンの更なる還元析出によってナノワイヤに成長する。銀ナノワイヤの高収率かつ高純度での生成のためには、還元反応時の結晶核の過度の生成を防止することが有利であり、銀を予め錯体化しておくことは結晶核の過度の生成抑制に有用である。 The generation mechanism of silver nanowires is considered as follows. That is, when silver ions are applied to the silver crystal nucleus in the presence of a reducing agent and a morphology control agent (this is a substance that selectively adsorbs to the [100] face of silver), the silver ions are reduced. When crystal growth occurs by depositing silver on the crystal nucleus, multiple twinned grains can be grown as anisotropic grains due to the contribution of the morphology control agent. This multiply twinned grain grows into a nanowire by further reductive deposition of silver ions. For the production of silver nanowires with high yield and high purity, it is advantageous to prevent excessive generation of crystal nuclei during the reduction reaction, and precomplexing silver is advantageous in preventing excessive generation of crystal nuclei. It is useful for suppression of generation.

本発明者らは、銀錯体の形成、次いで形態制御剤存在下での銀イオンの還元析出によって銀ナノワイヤを得る方法において、形態制御剤として用いるポリマー(すなわち第1のPVP)と同種のポリマー(すなわち第2のPVP)を錯体の配位子として用いることで、配位子と形態制御剤との親和性が良好になり、銀の[110]面に対する形態制御剤の付着(より具体的には吸着)が促進されることを見出した。すなわち、銀と第2のPVPとの錯体の形成は、錯体形成による結晶核の過度の生成の防止という利点のみでなく、第1のPVPの[110]面に対するより良好な付着による所望のナノワイヤ形状へのより選択的な成長という利点をも与える。 The present inventors found that in a method of obtaining silver nanowires by forming a silver complex and then reductively depositing silver ions in the presence of a morphology-controlling agent, a polymer of the same type as the polymer used as the morphology-controlling agent (i.e., the first PVP) ( That is, by using the second PVP) as the ligand of the complex, the affinity between the ligand and the morphology control agent is improved, and the morphology control agent adheres to the [110] face of silver (more specifically, adsorption) is promoted. That is, the formation of a complex of silver with the second PVP not only has the advantage of preventing excessive formation of crystal nuclei due to complex formation, but also the desired nanowires due to better adhesion to the [110] faces of the first PVP. It also provides the advantage of more selective growth to shape.

したがって、本開示の方法は、別途製造された結晶核の使用、生成物から不純物を分離する工程の実施、等を必須としない簡便なプロセスでありながら、所望の銀ナノワイヤを高収率及び高純度で生成し得るという利点を有する。 Therefore, the method of the present disclosure is a simple process that does not require the use of separately produced crystal nuclei, the implementation of a step of separating impurities from the product, etc., while producing the desired silver nanowires with high yield and high efficiency. It has the advantage that it can be produced with purity.

以下、一態様に係る方法の各工程について説明する。 Each step of the method according to one aspect is described below.

〈A液の調製〉
A液は、少なくとも、アルカリ金属臭化物、第1のPVP、及びポリオールを混合して得られる。典型的な態様において、A液は銀を含まない。
<Preparation of liquid A>
Liquid A is obtained by mixing at least an alkali metal bromide, the first PVP, and a polyol. In a typical embodiment, Part A does not contain silver.

本開示の方法において、アルカリ金属臭化物は、形状調整剤として機能する。アルカリ金属臭化物は、好ましくは臭化ナトリウム又は臭化カリウムであり、より好ましくは臭化ナトリウムである。A液とB液との混合によって生じたC液中でアルカリ金属臭化物と銀塩とが共存すると、これらは急速に反応して臭化銀を生成する。臭化銀は、C液中で難溶性であるが、C液の加熱によって銀イオンの還元が進行して銀イオン濃度が低下すると再溶解して銀イオンを系中に供給する。再溶解の進行は臭化銀の生成と比べて遅いため、結晶成長面には銀イオンが徐々に供給されることになる。このように、アルカリ金属臭化物は、C液中の銀イオン濃度の制御、したがって所望の銀ナノワイヤの高純度での生成に寄与する。 In the method of the present disclosure, the alkali metal bromide functions as a shape modifier. The alkali metal bromide is preferably sodium bromide or potassium bromide, more preferably sodium bromide. When an alkali metal bromide and a silver salt coexist in solution C produced by mixing solution A and solution B, they react rapidly to form silver bromide. Silver bromide is sparingly soluble in solution C, but when solution C is heated, the reduction of silver ions progresses and the concentration of silver ions decreases, redissolving silver ions to supply silver ions into the system. Since the progress of redissolution is slower than the production of silver bromide, silver ions are gradually supplied to the crystal growth surface. Thus, the alkali metal bromide contributes to the control of the silver ion concentration in the C solution, and thus to the production of the desired silver nanowires with high purity.

A液中のアルカリ金属臭化物の量は、C液において、銀に対するアルカリ金属臭化物のモル比(アルカリ金属臭化物のモル数/銀のモル数の比)が、好ましくは1×10-7~1、1×10-6~1×10-1、1×10-4~1×10-2、又は1×10-3~1×10-2となるように調整される。 Regarding the amount of alkali metal bromide in solution A, in solution C, the molar ratio of alkali metal bromide to silver (the ratio of the number of moles of alkali metal bromide/the number of moles of silver) is preferably 1×10 −7 to 1, It is adjusted to 1×10 −6 to 1×10 −1 , 1×10 −4 to 1×10 −2 , or 1×10 −3 to 1×10 −2 .

第1のPVPは、形態制御剤として機能する。第1のPVPの数平均分子量は、当該第1のPVPを形態制御剤として良好に機能させる観点から、好ましくは100,000以上、200,000以上、300,000以上、350,000以上、又は360,000以上であり、極性分子であるPVP分子同士での過度な相互作用を回避してC液中で含有成分の良好な分散性を保持する観点から、好ましくは、2,000,000以下、1,500,000以下、又は1,300,000以下である。 The first PVP functions as a morphology control agent. The number average molecular weight of the first PVP is preferably 100,000 or more, 200,000 or more, 300,000 or more, 350,000 or more, or 360,000 or more, preferably 2,000,000 or less from the viewpoint of avoiding excessive interaction between PVP molecules, which are polar molecules, and maintaining good dispersibility of the ingredients in solution C , 1,500,000 or less, or 1,300,000 or less.

本開示で、数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィを用い、標準ポリスチレン換算で測定される値である。 In the present disclosure, the number average molecular weight is a value measured in terms of standard polystyrene using gel permeation chromatography.

A液中の第1のPVPの量は、C液中で銀に対する第1のPVPのモル比が所望の範囲となるように調整される。C液中、銀に対する第1のPVPのモル比(第1のPVPのモル数/銀のモル数の比)は、所望の銀ナノワイヤを良好に成長させる観点から、好ましくは0.5以上、1.0以上、又は1.5以上であり、C液の過度な粘度上昇を回避してC液中の含有成分の良好な分散を保持する観点から、好ましくは100以下、50以下、30以下、10以下、5.0以下、又は3.0以下である。 The amount of the first PVP in solution A is adjusted so that the molar ratio of the first PVP to silver in solution C is within the desired range. In solution C, the molar ratio of the first PVP to silver (the ratio of the number of moles of the first PVP/the number of moles of silver) is preferably 0.5 or more from the viewpoint of growing the desired silver nanowires well. 1.0 or more, or 1.5 or more, preferably 100 or less, 50 or less, 30 or less from the viewpoint of avoiding excessive viscosity increase of C liquid and maintaining good dispersion of the ingredients in C liquid , 10 or less, 5.0 or less, or 3.0 or less.

ポリオールは、還元剤と溶媒との両者として機能する。ポリオールは、還元剤及び溶媒としての良好な機能の観点から好ましくはジオールである。一態様において、ジオールは、アルキレングリコールであり、又は炭素数2~5のジオールである。ジオールは、特に好ましくはエチレングリコールである。 Polyols function as both reducing agents and solvents. The polyol is preferably a diol from the viewpoint of its good function as a reducing agent and solvent. In one aspect, the diol is an alkylene glycol or a diol having 2 to 5 carbon atoms. The diol is particularly preferably ethylene glycol.

A液は、少なくとも上記成分を、例えば室温にて撹拌下で混合することで調製できる。本発明の効果を損なわない範囲でA液が上記成分以外に任意成分を含むことは排除されない。 Liquid A can be prepared by mixing at least the above components, for example, at room temperature with stirring. It is not excluded that the liquid A contains optional components other than the above components within a range that does not impair the effects of the present invention.

〈B液の調製〉
B液は、少なくとも、銀塩、第2のPVP、及びポリオールを混合して得られる。
<Preparation of liquid B>
Liquid B is obtained by mixing at least a silver salt, a second PVP and a polyol.

銀塩としては、硝酸銀、カルボン酸銀(酢酸銀、シュウ酸銀等)、硫酸銀、炭酸銀等が挙げられ、還元反応の良好な進行の点で硝酸銀が好ましい。B液中の銀塩濃度は、例えば、C液中での銀塩濃度が1mmol/L~1000mmol/L、又は10mmol/L~100mmol/Lとなるように調整される。 Examples of the silver salt include silver nitrate, silver carboxylate (silver acetate, silver oxalate, etc.), silver sulfate, silver carbonate, etc. Silver nitrate is preferred from the viewpoint of good progress of the reduction reaction. The silver salt concentration in liquid B is adjusted, for example, so that the silver salt concentration in liquid C is 1 mmol/L to 1000 mmol/L, or 10 mmol/L to 100 mmol/L.

第2のPVPは、銀イオンとの錯体を形成するための配位子として機能する。第2のPVPの数平均分子量は、第1のPVPの数平均分子量よりも小さいことが好ましい。この場合、第1のPVPは、数平均分子量が比較的大きいことによって形態制御剤として良好に機能する一方、第2のPVPは、数平均分子量が比較的小さいことによって銀イオンとの錯体形成能に優れる。 The second PVP functions as a ligand to form a complex with silver ions. The number average molecular weight of the second PVP is preferably smaller than the number average molecular weight of the first PVP. In this case, the first PVP functions well as a morphology control agent due to its relatively high number-average molecular weight, while the second PVP has a relatively low number-average molecular weight, resulting in its ability to complex with silver ions. Excellent for

一態様において、第2のPVPの数平均分子量は、錯体を安定的に存在させる観点から1,000以上であり、好ましくは、3,000以上、5,000以上、又は8,000以上であり、銀イオンとの錯体形成能の観点から200,000未満であり、好ましくは、100,000以下、80,000以下、60,000以下、又は55,000以下である。 In one aspect, the number average molecular weight of the second PVP is 1,000 or more, preferably 3,000 or more, 5,000 or more, or 8,000 or more, from the viewpoint of stably existing the complex. , is less than 200,000, preferably 100,000 or less, 80,000 or less, 60,000 or less, or 55,000 or less from the viewpoint of the ability to form a complex with silver ions.

B液中、銀に対する第2のPVPのモル比(第2のPVPのモル数/銀のモル数の比)は、所望量の錯体を容易に形成させる観点から、好ましくは0.001以上、0.005以上、又は0.008以上であり、C液中での[100]面に対する第1のPVPの良好な付着を維持する観点から、好ましくは0.1以下、0.05以下、0.03以下、0.02以下、又は0.012以下である。 In liquid B, the molar ratio of the second PVP to silver (the ratio of the number of moles of the second PVP/the number of moles of silver) is preferably 0.001 or more from the viewpoint of easily forming a desired amount of complex. 0.005 or more, or 0.008 or more, preferably 0.1 or less, 0.05 or less, 0 0.03 or less, 0.02 or less, or 0.012 or less.

また、B液中、銀に対するN-ビニル-2-ピロリドン単位のモル比(N-ビニル-2-ピロリドン単位のモル数/銀のモル数の比)は、所望量の錯体を容易に形成させる観点から、好ましくは0.1以上、0.5以上、又は0.8であり、C液中での[100]面に対する第1のPVPの良好な付着を維持する観点から、好ましくは10以下、5.0以下、3.0以下、2.0以下、又は1.2以下である。 In addition, the molar ratio of N-vinyl-2-pyrrolidone units to silver in solution B (the ratio of the number of moles of N-vinyl-2-pyrrolidone units/the number of moles of silver) allows the desired amount of complex to be easily formed. From the viewpoint, it is preferably 0.1 or more, 0.5 or more, or 0.8, and from the viewpoint of maintaining good adhesion of the first PVP to the [100] surface in liquid C, it is preferably 10 or less. , 5.0 or less, 3.0 or less, 2.0 or less, or 1.2 or less.

B液中のポリオールとしては、A液に用いるのと同様のものを好ましく使用でき、特にエチレングリコールが好ましい。 As the polyol in liquid B, the same polyol as used in liquid A can be preferably used, and ethylene glycol is particularly preferred.

B液は、少なくとも上記成分を、例えば室温にて撹拌下で混合することで調製できる。本発明の効果を損なわない範囲でB液が上記成分以外に任意成分を含むことは排除されない。 Liquid B can be prepared by mixing at least the above components at room temperature, for example, under stirring. It is not excluded that the B liquid contains optional components other than the above components within the range that does not impair the effects of the present invention.

〈C液の調製〉
次いで、調製されたA液とB液とを混合してC液を調製する。一態様においては、A液とB液とを撹拌混合することでC液を調製する。A液:B液の体積比率は、好ましくは1:1~30:1、又は5:1~20:1、又は10:1~15:1である。一態様において、混合温度は、室温から、後述の銀ナノワイヤ生成時の温度までの間に設定してよく、一態様において、混合温度は、銀ナノワイヤ生成時の温度に設定される。
<Preparation of solution C>
Next, the prepared A liquid and B liquid are mixed to prepare C liquid. In one embodiment, liquid C is prepared by mixing liquid A and liquid B with stirring. The volume ratio of liquid A: liquid B is preferably 1:1 to 30:1, or 5:1 to 20:1, or 10:1 to 15:1. In one aspect, the mixing temperature may be set between room temperature and the temperature at which silver nanowires are produced, which will be described later. In one aspect, the mixing temperature is set at the temperature at which silver nanowires are produced.

〈銀ナノワイヤの生成〉
次いで、C液の加熱によって銀ナノワイヤを生成する。加熱は、例えばマイクロ波加熱にて、加熱温度を好ましくは150~250℃、又は180~200℃、加熱時間を好ましくは1~10分間、又は1~5分間として実施してよい。生じた銀結晶を冷却し、脱イオン水及びヘキサン等で洗浄し、目的の銀ナノワイヤを得ることができる。
<Generation of silver nanowires>
Then, the liquid C is heated to produce silver nanowires. Heating may be performed, for example, by microwave heating at a heating temperature of preferably 150 to 250° C. or 180 to 200° C. for a heating time of preferably 1 to 10 minutes or 1 to 5 minutes. The resulting silver crystals are cooled and washed with deionized water, hexane, or the like to obtain the desired silver nanowires.

典型的な態様において、銀ナノワイヤは、直径20nm以下、アスペクト比(長さ/直径の比)100以上である。銀ナノワイヤのアスペクト比(長さ/直径の比)は、優れた導電性能を得る観点から、好ましくは150以上、200以上、500以上、又は1000以上であり、製造容易性の観点から、好ましくは10000以下、5000以下、又は3000以下である。一態様において、上記洗浄後の銀結晶の総数に対する直径20nm以下かつアスペクト比100以上の銀結晶の数の比率は、特段の不純物除去処理を伴わずに、例えば70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、又は90%以上であることができる。銀結晶の数及びサイズは走査型電子顕微鏡(SEM)画像上で計測できる。 In a typical embodiment, the silver nanowires have a diameter of 20 nm or less and an aspect ratio (length/diameter ratio) of 100 or more. The aspect ratio (length/diameter ratio) of the silver nanowires is preferably 150 or more, 200 or more, 500 or more, or 1000 or more from the viewpoint of obtaining excellent conductive performance. 10000 or less, 5000 or less, or 3000 or less. In one aspect, the ratio of the number of silver crystals having a diameter of 20 nm or less and an aspect ratio of 100 or more to the total number of silver crystals after washing is, for example, 70% or more, 75% or more, 80% or more, without any special impurity removal treatment. % or higher, 85% or higher, or 90% or higher. The number and size of silver crystals can be measured on scanning electron microscope (SEM) images.

以下、実施例を挙げて本開示を更に具体的に説明するが、本開示はこれら実施例に限定されない。 EXAMPLES Hereinafter, the present disclosure will be described more specifically with reference to Examples, but the present disclosure is not limited to these Examples.

〈A液、B液及びC液の調製〉
C液中で、銀イオンモル濃度[Ag]=42mM、及び臭化物イオンモル濃度[Br]/銀イオンモル濃度[Ag]=4.2×10-3となるように、A液及びB液を調製した。
<Preparation of A liquid, B liquid and C liquid>
Solution A and solution B were mixed so that silver ion molarity [Ag + ]=42 mM and bromide ion molarity [Br ]/silver ion molarity [Ag + ]=4.2×10 −3 in solution C. prepared.

エチレングリコール14mLに、臭化ナトリウム2.65mmol、及びC液中で表1に示すPVPモル濃度[PVP]/銀イオンモル濃度[Ag]比となる量の第1のPVPを室温で撹拌混合して、A液を得た。 In 14 mL of ethylene glycol, 2.65 mmol of sodium bromide, and the first PVP in an amount that gives the ratio of PVP molar concentration [PVP]/silver ion molar concentration [Ag + ] shown in Table 1 in solution C were stirred and mixed at room temperature. Then, liquid A was obtained.

エチレングリコール1mLに、硝酸銀630mmol、及びC液中で表1に示すPVPモル濃度[PVP]/銀イオンモル濃度[Ag]比となる量の第2のPVPを室温で撹拌混合して、B液を得た。 In 1 mL of ethylene glycol, 630 mmol of silver nitrate and the second PVP in an amount that gives the ratio of PVP molar concentration [PVP]/silver ion molar concentration [Ag + ] shown in Table 1 in solution C are stirred and mixed at room temperature to obtain solution B. got

マイクロ波加熱装置に上記A液を入れ、設定温度175℃まで30秒間かけて昇温した後1分間保持した。次いで、175℃にて上記B液を添加してC液を得るとともにC液中で還元反応を進行させた。反応終了後、冷却、遠心分離洗浄(エタノール2回、純水で1回)を経て、銀結晶を得た。 The above liquid A was placed in a microwave heating device, and the temperature was raised to a set temperature of 175° C. over 30 seconds and then held for 1 minute. Next, the above solution B was added at 175° C. to obtain solution C, and a reduction reaction was allowed to proceed in solution C. After completion of the reaction, silver crystals were obtained through cooling and washing by centrifugation (twice with ethanol and once with pure water).

〈走査型電子顕微鏡(SEM)観察〉
銀結晶の形態を、走査型電子顕微鏡(SEM)にて加速電圧15kVで観察し、図1~3に示す形態像を得た。形態像から銀結晶のアスペクト比を計測し、アスペクト比100以上のものをナノワイヤと判定した。計測視野内の銀結晶の総数のうち、ナノワイヤと判定されたものの数の比率をナノワイヤ比率(%)とし、100%からナノワイヤ比率(%)を差し引いた値を不純物比率(%)とした。結果を表1に示す。
<Scanning electron microscope (SEM) observation>
The morphology of silver crystals was observed with a scanning electron microscope (SEM) at an accelerating voltage of 15 kV to obtain morphological images shown in FIGS. The aspect ratio of the silver crystal was measured from the morphological image, and those with an aspect ratio of 100 or more were determined to be nanowires. The ratio of the number of silver crystals determined to be nanowires among the total number of silver crystals in the measurement field was defined as the nanowire ratio (%), and the value obtained by subtracting the nanowire ratio (%) from 100% was defined as the impurity ratio (%). Table 1 shows the results.

図1は、比較例1、実施例1及び2で得た銀結晶のSEM画像を示す図であり、図2は、比較例2及び3で得た銀結晶のSEM画像を示す図であり、図3は、比較例4、実施例3及び4で得た銀結晶のSEM画像を示す図である。図1~3に示すように、各実施例では、ナノワイヤの量が多く、不純物の量が少なかったのに対し、各比較例では、ワイヤの量が少なく、不純物が多かった。 FIG. 1 is a diagram showing SEM images of silver crystals obtained in Comparative Example 1, Examples 1 and 2, and FIG. 2 is a diagram showing SEM images of silver crystals obtained in Comparative Examples 2 and 3, 3 is a diagram showing SEM images of silver crystals obtained in Comparative Example 4, Examples 3 and 4. FIG. As shown in FIGS. 1-3, each example had a large amount of nanowires and a small amount of impurities, whereas each comparative example had a small amount of wires and a large amount of impurities.

Figure 0007239297000001
Figure 0007239297000001

Claims (3)

少なくとも、アルカリ金属臭化物、第1のポリビニルピロリドン、及びポリオールを混合して、A液を調製すること、
少なくとも、銀塩、第2のポリビニルピロリドン、及びポリオールを混合して、B液を調製すること、
前記A液と前記B液とを混合してC液を調製すること、及び
前記C液を加熱して銀ナノワイヤを生成すること、
を含み、
前記第1のポリビニルピロリドンの数平均分子量が、300,000以上1,500,000以下であり、
前記第2のポリビニルピロリドンの数平均分子量が、前記第1のポリビニルピロリドンの数平均分子量よりも小さく、1,000以上200,000未満であり、
前記B液が、前記銀塩に由来する銀イオンと前記第2のポリビニルピロリドンとの錯体を含む、
銀ナノワイヤの製造方法。
Mixing at least an alkali metal bromide, a first polyvinylpyrrolidone, and a polyol to prepare liquid A;
Mixing at least a silver salt, a second polyvinylpyrrolidone, and a polyol to prepare a liquid B;
Mixing the A liquid and the B liquid to prepare a C liquid, and heating the C liquid to generate silver nanowires;
including
The first polyvinylpyrrolidone has a number average molecular weight of 300,000 or more and 1,500,000 or less,
The number average molecular weight of the second polyvinylpyrrolidone is smaller than the number average molecular weight of the first polyvinylpyrrolidone, and is 1,000 or more and less than 200,000,
The B liquid contains a complex of silver ions derived from the silver salt and the second polyvinylpyrrolidone,
A method for producing silver nanowires.
前記第2のポリビニルピロリドンの数平均分子量が、5,000以上100,000以下である、請求項1に記載の方法。 2. The method according to claim 1 , wherein the second polyvinylpyrrolidone has a number average molecular weight of 5,000 or more and 100,000 or less. 前記アルカリ金属臭化物が、臭化ナトリウムであり、
前記ポリオールが、エチレングリコールであり、
前記銀塩が、硝酸銀である、
請求項1または2に記載の方法。
the alkali metal bromide is sodium bromide,
the polyol is ethylene glycol,
wherein the silver salt is silver nitrate;
3. A method according to claim 1 or 2 .
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