KR20150080220A - a method of preparing Ag nanowire, Ag nanowire prepared thereby, and transparent electrode including the same - Google Patents

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KR20150080220A
KR20150080220A KR1020130168294A KR20130168294A KR20150080220A KR 20150080220 A KR20150080220 A KR 20150080220A KR 1020130168294 A KR1020130168294 A KR 1020130168294A KR 20130168294 A KR20130168294 A KR 20130168294A KR 20150080220 A KR20150080220 A KR 20150080220A
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박미혜
임민기
김미영
송부섭
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Abstract

The present invention relates to a method of preparing metal nanowires and metal nanowires prepared by the same. The method of preparing metal nanowires includes: a step of providing a reaction solution by dissolving a capping agent in a reducing solvent; a step of purging the reaction solution with nitrogen; a step of injecting a metal precursor to the reaction solution after the nitrogen purging step; and a step of heating the reaction solution injected with the metal precursor. The present invention allows the preparation of metal nanowires smaller than 50 nm, thereby allowing the preparation of a transparent electrode with a reduced haze.

Description

금속 나노와이어의 제조방법, 이에 의하여 제조된 금속 나노와이어 및 이를 포함하는 투명전극{a method of preparing Ag nanowire, Ag nanowire prepared thereby, and transparent electrode including the same}METHOD FOR MANUFACTURING METAL NANO-WIRE, METHOD FOR MANUFACTURING METALLIC NANO-WIRE AND TRANSPARENT ELECTRODE CONTAINING THE SAME,

본 발명은 직경이 50nm 이하인 금속 나노와이어의 제조 방법, 이에 의하여 제조된 금속 나노와이어, 및 50nm 이하의 직경을 가지는 금속 나노와이어를 포함하는 헤이즈가 감소된 투명전극에 관한 것이다.
The present invention relates to a process for producing metal nanowires having a diameter of 50 nm or less, a metal nanowire produced thereby, and a haze reduced transparent electrode including metal nanowires having a diameter of 50 nm or less.

일반적으로 투명 전극은 광 투과성과 도전성이 있는 전극으로, 평판 액정 표시장치(flat liquid crystal display), 터치 패널(touch panel), 전자 발광 장치(electroluminescent device) 및 박막 광전지(thin film photovoltaic cell) 등의 응용을 위해 그 중요성이 날로 커져가고 있다.In general, a transparent electrode is a light-transmissive and electrically conductive electrode. The transparent electrode may be a flat liquid crystal display, a touch panel, an electroluminescent device, or a thin film photovoltaic cell. Its importance is increasing day by day for applications.

현재, 인듐 주석 산화물(indium tin oxide; ITO)과 같은 진공 증착 금속 산화물들(vacuum deposited metal oxides)은 글래스(glass)와 중합체막들(polymeric films)과 같은 유전체 표면들에 대해 광학적 투명성 및 전기적 도전성을 제공하기 위한 산업 표준 물질들이다. 그러나, 금속 산화막들(metal oxide films)은 높은 도전성 수준을 달성하기 위해 높은 증착 온도 또는 높은 어닐링 온도를 필요로 하며, 외부의 물리적인 자극에 의하여 깨지기 쉽고 휨 변형 등에 취약하다. 또한 폴리머 기판 위에 코팅했을때 기판을 구부리면 막이 부서지는 단점이 있다. Currently, vacuum deposited metal oxides, such as indium tin oxide (ITO), are used for optical transparency and electrical conductivity for dielectric surfaces such as glass and polymeric films Are industry standard materials to provide. However, metal oxide films require a high deposition temperature or a high annealing temperature in order to achieve high conductivity levels, and are susceptible to fragility and brittle fracture by external physical stimulation. Also, when the substrate is coated on the polymer substrate, the film is broken when the substrate is bent.

이러한 문제점들을 해결하기 위한 방안으로, 전도성 고분자(Conducting Polymer), 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀(Graphene), 그리고 금속 나노 와이어가 주목받고 있다. Conductive polymers, carbon nanotubes, graphene, and metal nanowires are attracting attention as a solution to these problems.

상기 금속 나노 와이어 중 은(Ag) 또는 구리(Cu) 나노 와이어의 경우 용액 기반의 코팅으로 가시광선 영역에서 투과율이 높고 면 저항도 ITO와 유사하여 향후 플렉시블 디스플레이 개발에 응용 가능성이 매우 높다. 특히, 은 나노 와이어들이 투명기판 위에 그물망처럼 네트워크를 형성하면서 코팅되는 경우, 비교적 높은 광투과율과 함께 우수한 전도성을 갖는 투명 전극으로 제조될 수 있으나, 여전히 향상된 광투과율과 전도성을 요구돠고 있다.In the case of silver (Ag) or copper (Cu) nanowire among the metal nanowires, the solution is based on a coating having a high transmittance in a visible light region and a surface resistance similar to that of ITO. Particularly, when silver nanowires are coated on a transparent substrate while forming a network like a network, they can be made of transparent electrodes having excellent conductivity with a relatively high light transmittance, but still require improved light transmittance and conductivity.

또한, 금속 나노와이어를 적용한 투명전극은 금속 나노와이어 직경으로 인하여 헤이즈가 높거나, 투명전극면이 매끄럽지 못한 문제점이 여전히 존재한다.In addition, the transparent electrode to which the metal nanowire is applied has a problem that the haze is high due to the diameter of the metal nanowire or the transparent electrode surface is not smooth.

이러한 문제를 해결하기 위하여 직경이 작은 은(Ag) 나노와이어의 개발이 절실히 필요하다.
To solve this problem, it is urgently required to develop silver (Ag) nanowires having a small diameter.

1. 대한민국등록특허공보 10-13079671. Korean Patent Publication No. 10-1307967

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여, 50nm 이하의 평균 직경을 가지는 금속 나노와이어를 제조하는 방법 및 이에 의하여 제조된 금속 나노와이어를 제공하고자 한다. In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for producing metal nanowires having an average diameter of 50 nm or less and metal nanowires produced thereby.

본 발명은 50nm 이하의 평균 직경을 가지는 금속 나노와이어 투명전극을 제공하고자 한다.
The present invention seeks to provide a metal nanowire transparent electrode having an average diameter of 50 nm or less.

본 발명의 일 측면은 환원성 용매에 캡핑제가 용해된 반응용액을 마련하는 단계, 반응용액을 질소 퍼징(purging)하는 단계, 질소 퍼징된 반응용액에 금속 전구체를 투입하는 단계, 및 금속 전구체가 투입된 반응용액을 가열하는 단계를 포함하는 금속 나노와이어의 제조방법일 수 있다.According to one aspect of the present invention, there is provided a method for producing a metal complex, comprising the steps of: providing a reaction solution in which a capping agent is dissolved in a reducing solvent; purging the reaction solution; introducing a metal precursor into the nitrogen purged reaction solution; And heating the solution to form a metal nanowire.

본 발명의 다른 측면은 앞 측면의 방법에 따라 제조된 금속 나노와이어일 수 있다.Another aspect of the present invention may be a metal nanowire fabricated according to the method of the preceding aspect.

본 발명의 또 다른 측면은 앞 측면의 금속 나노와이어를 포함하는 투명전극일 수 있다.
Another aspect of the present invention may be a transparent electrode comprising metal nanowires on the front side.

본 발명에 의하면, 50nm 이하의 평균 직경을 가지는 금속 나노와이어를 합성할 수 있다.According to the present invention, metal nanowires having an average diameter of 50 nm or less can be synthesized.

본 발명에 의하면, 50nm 이하의 평균 직경을 가지는 금속 나노와이어를 이용하여 헤이즈가 감소된 투명전극을 구현할 수 있다.
According to the present invention, a transparent electrode having reduced haze can be realized by using a metal nanowire having an average diameter of 50 nm or less.

도 1은 실시예에 따라 제조된 은(Ag) 나노와이어의 주사전자현미경 사진이다.
도 2는 비교예에 따라 제조된 은(Ag) 나노와이어의 주사전자현미경 사진이다.
Figure 1 is a scanning electron micrograph of silver (Ag) nanowires prepared according to an embodiment.
2 is a scanning electron microscope (SEM) image of silver (Ag) nanowires prepared according to a comparative example.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Furthermore, embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art.

본 발명의 일 측면은, 환원성 용매에 캡핑제가 용해된 반응용액을 마련하는 단계, 반응용액을 질소 퍼징(purging)하는 단계, 질소 퍼징된 반응용액에 금속 전구체를 투입하는 단계, 및 금속 전구체가 투입된 반응용액을 가열하는 단계를 포함하는 금속 나노와이어의 제조방법일 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: providing a reaction solution in which a capping agent is dissolved in a reducing solvent; purging the reaction solution; injecting a metal precursor into the nitrogen- purged reaction solution; And heating the reaction solution to form a metal nanowire.

나노와이어란 나노 수준의 직경을 가지고 1 초과의 종횡비를 갖는 와이어 형태를 가지는 구조체를 의미한다. 예를 들어 은(Ag) 나노와이어란 단결정의 은(Ag)으로 이루어지며 직경이나노 수준인 구조체를 통칭한다.
A nanowire is a structure having a nano-level diameter and a wire shape with an aspect ratio of more than one. For example, silver (Ag) nanowire is a single crystal structure composed of silver (Ag) and having a diameter of nanometer level.

먼저, 환원성 용매에 캡핑제를 용해하여 반응용액을 마련할 수 있다.First, a reaction solution can be prepared by dissolving a capping agent in a reducing solvent.

금속 나노와이어는 금속을 포함하는 전구체를 환원성 용매 내에서 환원시킴으로써 제조할 수 있는데, 예를 들면 은(Ag) 나노와이어의 경우 질산은(AgNO3) 전구체를 환원시켜 제조할 수 있다. The metal nanowires can be prepared by reducing a precursor containing a metal in a reducing solvent. For example, in the case of a silver (Ag) nanowire, a silver nitrate (AgNO 3 ) precursor can be produced by reduction.

금속 전구체로는 제조하고자 하는 나노 입자의 금속 성분을 포함하는 염의 형태로서 용액 상 나노 입자의 제조에 통상적으로 사용되는 것이면 제한없이 사용할 수 있다. 이러한 금속 전구체로는 금, 은, 구리, 니켈 및 팔라듐으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 유기산 염, 무기산 염 또는 할로겐화물을 사용할 수 있다.The metal precursor may be a salt form containing a metal component of the nanoparticles to be produced and may be used without limitation as long as it is commonly used in the production of solution nanoparticles. As such a metal precursor, an organic acid salt, an inorganic acid salt or a halide including at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, copper, nickel and palladium may be used.

환원성 용매로는 물 또는 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 1,2-프로필렌글리콜(1,2-propyleneglycol), 1,3-프로필렌글리콜(1,3-propyleneglycol), 디에틸렌글리콜(diethyleneglycol(DEG), 디프로필렌글리콜(diprophyleneglycol(DPG)), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol(PEG)), 글리세롤(glycerol) 및 펜타에리트리톨(pentaerythritol)로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. Examples of the reducing solvent include water, ethylene glycol, 1,2-propyleneglycol, 1,3-propyleneglycol, diethyleneglycol (DEG) At least one selected from the group consisting of dipropyleneglycol (DPG), polyethylene glycol (PEG), glycerol and pentaerythritol may be used.

캡핑제(capping agent)는 와이어의 측면에 붙어 특정한 방향으로의 성장을 촉진시켜 와이어 형태를 갖추도록 하는 역할을 한다. 캡핑제로는 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리아크릴산(PAA), 폴리말레산(PMA), 폴리메틸메타크릴산(PMMA) 등의 수용성 고분자 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 이중에서 폴리비닐피롤리돈을 사용하는 것이 바람직하다. 캡핑제는 제조하고자 하는 나노와이어의 길이에 따라 선택할 수 있으며, 1,000 내지 1,500,000의 분자량(Mw)을 갖는 물질이 바람직하다. 캡핑제를 사용함으로써 나노 스케일의 와이어를 안정적으로 형성할 수 있다.The capping agent acts on the side of the wire to promote the growth in a specific direction to form a wire. Examples of the capping agent include water-soluble polymers such as polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), polyacrylic acid (PAA), polymaleic acid (PMA) and polymethylmethacrylic acid (PMMA) One or more selected from the group can be used. Of these, polyvinylpyrrolidone is preferably used. The capping agent can be selected according to the length of the nanowire to be produced, and is preferably a material having a molecular weight (Mw) of 1,000 to 1,500,000. By using the capping agent, nanoscale wires can be stably formed.

금속 전구체 대비 캡핑제의 양은 중량비로 100:10 내지 100:300의 범위가 바람직하다. 캡핑제의 양이 하한보다 적으면 나노로드의 생성 비율이 증가하고, 상한을 초과하면 제조된 나노와이어의 전기 전도성이 감소할 수 있다.The amount of the capping agent relative to the metal precursor is preferably in the range of 100: 10 to 100: 300 by weight. If the amount of the capping agent is less than the lower limit, the production rate of the nanorod increases, and when the upper limit is exceeded, the electrical conductivity of the manufactured nanowire may decrease.

반응용액에는 첨가제가 더 포함될 수 있으며, 첨가제로는 테트라부틸암모늄클로라이드(tetrabutylammonium chloride)또는 전형 또는 전이원소 계열의 금속염(예를들어 NaCl, CuCl2)을 포함하는 할로겐 화합물을 사용할 수 있다. 할로겐 화합물은 캡핑제와 함께 나노와이어의 측면 성장을 효율적으로 억제하여 나노와이어의 형성을 촉진할 수 있다. 할로겐화합물을 사용함으로써 입자 형태, 플레이트 형태 또는 로드 형태의 나노 구조물이 생성되는 것을 억제할 수 있다. 금속 전구체:할로겐 화합물의 중량비는 100:0.01 내지 100:3 이며, 100:0.01 내지 100:2 가 바람직하다.The reaction solution may further contain an additive. As the additive, a halogen compound including tetrabutylammonium chloride or a metal salt of a typical or transition element series (for example, NaCl, CuCl 2 ) may be used. The halogen compound can facilitate nanowire formation by effectively inhibiting lateral growth of the nanowire with the capping agent. By using a halogen compound, generation of nanostructures in particle form, plate form or rod form can be inhibited. The weight ratio of the metal precursor and the halogen compound is 100: 0.01 to 100: 3, preferably 100: 0.01 to 100: 2.

다음으로, 반응용액을 질소 퍼징(purging)함으로써, 반응용액과 질소 가스를 접촉시킬 수 있다. 반응용액 중에 질소 가스가 용해되고, 반응용액 내에 용존하는 질소 가스는 추후 금속 단결정 시드(seed)의 형성에 관여하여 작은 크기의 금속 단결정 시드가 형성되도록 유도할 수 있다.Next, by purging the reaction solution with nitrogen, the reaction solution and the nitrogen gas can be brought into contact with each other. Nitrogen gas is dissolved in the reaction solution and nitrogen gas dissolved in the reaction solution can be induced to form a metal single crystal seed having a small size by being involved in formation of a metal single crystal seed.

질소 퍼징은 외부 공기와 차단된 상태에서 버블링(bubbling) 방식에 의하여 수행할 수 있다. 질소 가스를 반응용액에 용해시키는 방법으로는 밀폐된 용기를 이용하여 가압하는 방식도 있지만, 버블링 방식을 이용하는 것이 반응용액과 질소의 접촉을 촉진할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 질소 기체를 가압하는 경우에는 가압에 필요한 장비가 추가적으로 필요하므로 경제적이지 않다. Nitrogen purging can be carried out by bubbling in the state of being blocked from the outside air. As a method of dissolving nitrogen gas in the reaction solution, there is a method of pressurizing by using a closed container, but it is preferable to use the bubbling method because it can promote the contact of the reaction solution with nitrogen. In addition, when nitrogen gas is pressurized, it is not economical because additional equipment is required for pressurization.

질소 퍼징에 의하여 반응용액 내에 용해되는 질소의 양은 퍼징의 온도 및 시간에 의존할 수 있다. 질소 퍼징은 20~150℃에서 5~600분 동안 실시하는 것이 바람직하다. 질소 퍼징 온도가 하한보다 낮으면 질소 퍼징의 효과가 뚜렷하지 않을 수 있으며, 질소 퍼징 온도가 상한보다 높으면 용매가 증발하여 온전한 질소 퍼징이 진행되지 않을 수 있다. 질소 퍼징 시간이 하한보다 짧은 경우에는 질소가 충분히 용해되지 않아 질소 퍼징으로 인한 효과, 즉 50nm 이하인 금속 나노와이어를 제조할 수 없고, 질소 퍼징은 충분히 질소가 충분히 용해되도록 장시간 실시하는 것이 바람직하나, 질소 퍼징 시간이 상한보다 긴 경우에는 그 시간 증가로 인한 추가적인 효과가 거의 없어 원료를 낭비하고 비경제적일 수 있다. The amount of nitrogen dissolved in the reaction solution by nitrogen purge may depend on the temperature and time of purging. The nitrogen purging is preferably carried out at 20 to 150 DEG C for 5 to 600 minutes. If the nitrogen purging temperature is lower than the lower limit, the effect of nitrogen purging may not be evident. If the nitrogen purging temperature is higher than the upper limit, the solvent may evaporate and the complete nitrogen purging may not proceed. When the nitrogen purging time is shorter than the lower limit, the nitrogen is not sufficiently dissolved and the effect due to the nitrogen purging, that is, the metal nanowires of 50 nm or less can not be produced. The nitrogen purging is preferably carried out for a long time so that the nitrogen sufficiently dissolves, If the purging time is longer than the upper limit, there is little additional effect due to the increased time, which can waste the raw material and be uneconomical.

질소 유량은 1~1000㎖/min 로 하는 것이 바람직하다. 질소 유량이 하한보다 적으면 질소 퍼징의 효과가 미미하여 직경이 50nm 이하인 금속 나노와이어를 제조할 수 없고, 질소 유량이 상한보다 많은 경우 질소 퍼징의 효과가 포화되어 추가적인 효과 상승을 기대할 수 없고 비용만 추가적으로 소요되어 비경제적일 수 있다.The nitrogen flow rate is preferably 1 to 1000 ml / min. When the nitrogen flow rate is less than the lower limit, the effect of nitrogen purging is insignificant, so that metal nanowires with diameters of 50 nm or less can not be produced. When the nitrogen flow rate is higher than the upper limit, the effect of nitrogen purge is saturated and an additional effect can not be expected to increase. And can be economical.

다음으로, 질소 퍼징된 반응용액에 금속 전구체를 투입할 수 있다. 가령, 은(Ag) 나노와이어를 제조하는 경우에는 금속 전구체로 질산은(AgNO3)을 사용할 수 있다. 금속 전구체의 투입은, 금속 전구체를 용매에 용해시킨 용액을 반응용액에 적가함으로써 이루어질 수도 있다. 반응용액에 금속 전구체를 투입하면, 투입된 금속 전구체로부터 금속이 환원되어 금속 단결정 시드가 형성된다. 예를 들어 질산은(AgNO3)을 투입하는 경우에는 질산은(AgNO3)으로부터 은(Ag)이 환원되어 은(Ag) 단결정 시드(seed)가 형성된다. 직경이 작은 금속 나노와이어를 합성하기 위하여는 금속 단결정 시드가 작게 형성되도록 제어하는 것이 중요하다. 단결정 시드의 크기가 작아야 이로부터 형성되는 나노와이어의 직경도 작기 때문이다. 기존 질소 퍼징은 단결정 시드의 크기를 작게 하기 위하여 실시한 것이다. 즉, 질소 퍼징시 반응용액에 용해된 질소 가스로 인하여 반응용액 내에는 작은 크기의 금속 단결정 시드가 형성될 수 있다.Next, a metal precursor can be added to the nitrogen purged reaction solution. For example, when preparing silver (Ag) nanowires, silver nitrate (AgNO 3 ) can be used as a metal precursor. The introduction of the metal precursor may be performed by dropping a solution obtained by dissolving the metal precursor in a solvent into the reaction solution. When a metal precursor is added to the reaction solution, the metal is reduced from the introduced metal precursor to form a metal single crystal seed. For example, when silver nitrate (AgNO 3 ) is added, silver (Ag) is reduced from silver nitrate (AgNO 3 ) to form a silver (Ag) single crystal seed. In order to synthesize a metal nanowire having a small diameter, it is important to control so that the metal single crystal seed is formed small. The size of the single crystal seed is small so that the diameter of the nanowire formed therefrom is small. Existing nitrogen purging was performed to reduce the size of the single crystal seed. In other words, a small size metal single crystal seed may be formed in the reaction solution due to the nitrogen gas dissolved in the reaction solution during nitrogen purging.

다음으로, 금속 전구체가 투입된 반응용액을 가열할 수 있다. 본 공정을 거치면 열 에너지를 구동력(driving force)로 하여 금속 단결정 시드가 특정 방향으로 성장하여 금속 나노와이어를 형성할 수 있다. 앞에서 이미 설명하였지만, 금속 단결정 시드의 성장 과정에 캡핑제 및 첨가제(할로겐화물)가 작용하여 단결정 시드의 특정 방향으로 성장을 촉진하고 직경(두께) 방향으로의 성장을 억제함으로써 나노와이어의 형성을 유도할 수 있다. Next, the reaction solution into which the metal precursor is introduced can be heated. Through this process, the metal single crystal seed grows in a specific direction with thermal energy as a driving force, and metal nanowires can be formed. As described above, the capping agent and the additive (halide) act on the growth process of the metal single crystal seed to promote the growth in a specific direction of the single crystal seed and suppress the growth in the diameter (thickness) can do.

가열(온도 프로파일)은 특정 온도까지 상승시킨 후 일정 유지하고 종료할 수 있고, 또는 계단식으로 서서히 온도를 올리면서 각 계단마다 일정 시간 유지하는 방법을 사용할 수도 있다. 전자의 경우에는 온도 차이로 인한 구동력이 매우 커서 성장 속도가 빠른 반면에, 공정을 미세하게 제어할 수 없다는 문제가 있고, 후자의 경우에는 구동력이 분할되어 있어 상대적으로 긴 시간이 소요되는 반면에, 단계별로 공정을 제어할 수 있다는 장점이 있다. 금속 나노와이어의 직경을 정밀하게 제어하기 위하여는 후자가 바람직하다.The heating (temperature profile) may be raised to a specific temperature and then maintained at a constant temperature. Alternatively, a method may be employed in which the temperature is gradually increased stepwise and maintained for a predetermined time at each step. In the case of the former, there is a problem that the driving force due to the temperature difference is very large and thus the growth speed is fast, but the process can not be finely controlled. In the latter case, the driving force is divided and takes a relatively long time, The process can be controlled step by step. In order to precisely control the diameter of the metal nanowire, the latter is preferred.

가열은 50~150℃에서 1~24시간 동안 수행할 수 있다. 가열 온도 및 시간에 따라 형성된 나노와이어의 물리적 특징(길이, 직경, 종횡비 등)이 결정될 수 있다. 원하는 물리적 특성을 가지는 금속 나노와이어를 합성하기 위하여 적절한 가열 온도 및 가열 시간을 정할 수 있다. 가열 온도가 높으면 가열 시간이 짧아지고 가열 온도가 낮으면 상대적으로 가열 시간이 길어질 수 있다. 가열 온도가 하한보다 낮으면 나노와이어의 성장 속도가 너무 늦어 시간이 지나치게 소요되어 비경제적이고, 상한보다 높으면 나노와이어 수율이 저하될 수 있다.The heating can be carried out at 50 to 150 ° C for 1 to 24 hours. The physical characteristics (length, diameter, aspect ratio, etc.) of nanowires formed according to heating temperature and time can be determined. An appropriate heating temperature and heating time can be determined to synthesize metal nanowires having desired physical properties. If the heating temperature is high, the heating time is short, and if the heating temperature is low, the heating time may be relatively long. If the heating temperature is lower than the lower limit, the growth rate of the nanowires becomes too slow, which is too slow and uneconomical. If the heating temperature is higher than the upper limit, the nanowire yield may be lowered.

다음으로, 반응용액에 물을 투입하여 ??칭(quenching)시킴으로써 금속 나노와이어의 성장 반응을 종료시킬 수 있다.Next, the growth reaction of the metal nanowires can be terminated by introducing water into the reaction solution to quench the reaction solution.

다음으로, 세척 및 건조를 통하여 최종적인 금속 나노와이어를 수득할 수 있다.Next, the final metal nanowires can be obtained through washing and drying.

본 측면에 따른 공정에 의하면, 직경이 50nm 이하인 금속 나노와이어를 합성할 수 있다. 요컨대, 반응용액에 대한 질소 퍼징 공정을 추가함으로써 금속 단결정 시드가 보다 작게 형성되도록 제어하고, 이를 통하여 직경이 작은(직경이50nm 이하인) 금속 나노와이어를 합성할 수 있다.
According to the process according to this aspect, metal nanowires having a diameter of 50 nm or less can be synthesized. That is, by adding the nitrogen purging step to the reaction solution, the metal single crystal seed is controlled to be smaller so that a metal nanowire having a small diameter (having a diameter of 50 nm or less) can be synthesized.

본 발명의 또 다른 측면은, 앞 측면의 금속 나노와이어를 포함하는 투명전극일 수 있다. 본 측면에 사용되는 금속 나노와이어의 평균 직경이 작기 때문에(50nm 이하) 금속 나노와이어의 중첩으로 인하여 유발되는 헤이즈가 감소될 수 있고, 이로 인하여 투명전극의 광학적 특성이 향상될 수 있다.
Another aspect of the present invention may be a transparent electrode comprising a metal nanowire on the front side. Since the average diameter of the metal nanowires used in this aspect is small (less than 50 nm), the haze caused by the overlap of the metal nanowires can be reduced, thereby improving the optical characteristics of the transparent electrode.

실시예 및 비교예를 들어 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다. 하지만 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
The present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to the embodiments.

실시예Example

은(Ag) 나노와이어의 합성Synthesis of silver (Ag) nanowires

500㎖의 반응용기에 316g의 프로필렌글리콜(Sigma Aldrich), 1.92g의 폴리비닐피롤리돈(Mw=55,000)(Sigma Aldrich) 및 40mg의 테트라뷰틸암모늄클로라이드(Sigma Aldrich)를 넣어 반응용액을 마련하였다.A reaction solution was prepared by adding 316 g of propylene glycol (Sigma Aldrich), 1.92 g of polyvinylpyrrolidone (Mw = 55,000) (Sigma Aldrich) and 40 mg of tetrabutylammonium chloride (Sigma Aldrich) .

다음으로, 반응용액을 외부 공기의 유입을 차단한 상태에서 400㎖/min 의 유량으로 질소 퍼징(purging)을 버블링 방식으로 1 시간 동안 실시하였다. Next, the reaction solution was purged with nitrogen at a flow rate of 400 ml / min in a bubbling manner for 1 hour while the inflow of external air was blocked.

다음으로, 질산은(AgNO3)(Junsei)을 프로필렌글리콜에 용해시킨 용액(1.64M)을 반응용액에 0.75㎖/min 의 비율로 20분 동안 투입하였다.Next, a solution (1.64 M) of silver nitrate (AgNO 3 ) (Junsei) dissolved in propylene glycol was added to the reaction solution at a rate of 0.75 ml / min for 20 minutes.

다음으로, 100℃에서 4시간 동안 가열한 후 증류수 66.6g을 투입하여 ??칭시킴으로써 반응을 종료시켰다. 반응 종료된 반응용액을 물과 혼합하여 자연 침강시킨 후 하층부를 원심 분리하여 은(Ag) 나노와이어를 얻었다.
Next, after heating at 100 DEG C for 4 hours, 66.6 g of distilled water was added thereto to terminate the reaction. After completion of the reaction, the reaction solution was mixed with water and spontaneously precipitated. The lower layer was centrifuged to obtain silver (Ag) nanowires.

투명전극의 제작Fabrication of transparent electrode

상기 은(Ag) 나노와이어 2g을 이소프로판올 100㎖에 용해시킨 용액을 5cm x 5cm 크기의 유리기판(삼성코닝정밀소재(주), eagle glssㄾ)에 3000rpm 으로 스핀코팅하고, 150℃에서 10분 동안 가열하여 200nm 두께의 투명 전극을 제작하였다.
A solution prepared by dissolving 2 g of the silver (Ag) nanowire in 100 ml of isopropanol was spin-coated on a 5 cm x 5 cm glass substrate (eagle glss) by 3000 rpm at 150 rpm for 10 minutes And a transparent electrode having a thickness of 200 nm was formed by heating.

비교예Comparative Example

은(Ag) 나노와이어의 합성Synthesis of silver (Ag) nanowires

질소 퍼징을 실시하지 않은 점을 제외하고는 실시예와 동일한 방법에 은(Ag) 나노와이어를 합성하였다.
Silver (Ag) nanowires were synthesized in the same manner as in Example except that nitrogen purging was not performed.

투명전극의 제작Fabrication of transparent electrode

상기 은(Ag) 나노와이어를 사용하여 실시예와 동일한 방법으로 투명전극을 제작하였다.
A transparent electrode was prepared using the silver nanowire in the same manner as in Example.

평가evaluation

나노와이어의 평균 직경Average diameter of nanowires

실시예 및 비교예의 은(Ag) 나노와이어를 주사전자현미경으로 관찰한 결과를 도 1 및 도 2에 나타내었다. 주사전자현미경 사진을 기초로 20 포인트를 선정하여 측정한 후 이를 산술 평균하여 은(Ag) 나노와이어의 평균 직경을 계산하였다. The results of observing the silver (Ag) nanowires of the examples and comparative examples with a scanning electron microscope are shown in Figs. 1 and 2. Fig. The average diameters of the silver (Ag) nanowires were calculated by measuring 20 points based on the scanning electron microscopic photographs and then arithmetically averaging them.

도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따라 합성된 은(Ag) 나노와이어는 직경이 35~45nm 의 범위 내에 분포하고 있으며, 그 평균값은 약 40nm 이다. 비교예에 따라 합성된 은(Ag) 나노와이어의 직경은 50~80nm 의 범위 내에 분포하고 있으며, 그 평균값은 약 60nm 이다. Referring to FIGS. 1 and 2, the silver (Ag) nanowires synthesized according to the embodiment have a diameter within a range of 35 to 45 nm and an average value thereof is about 40 nm. The diameter of the silver (Ag) nanowires synthesized according to the comparative example is in the range of 50 to 80 nm, and the average value thereof is about 60 nm.

상기 결과로부터, 본 발명에 의하면 50nm 이하의 직경을 가지는 은(Ag) 나노와이어를 합성할 수 있음을 확인할 수 있다.
From the above results, it can be confirmed that silver (Ag) nanowires having a diameter of 50 nm or less can be synthesized according to the present invention.

투명전극의 헤이즈The haze of the transparent electrode

실시예 및 비교예에 따른 투명전극에 대하여 헤이즈를 측정하였으며, 그 결과 표 2에 나타내었다. 헤이즈는 JASCO(社) V-600 모델의 UV-spectroscopy를 사용하여 400~800nm 파장을 투과하여 측정한 평균값을 기재하였다.
The haze of the transparent electrodes according to Examples and Comparative Examples was measured, and the results are shown in Table 2. Hayes described the average value measured by transmission through a wavelength of 400 to 800 nm using UV-spectroscopy of JASCO V-600 model.

헤이즈(%)Haze (%) 실시예Example 1.01.0 비교예Comparative Example 2.52.5

표 2를 참조하면, 실시예에 따른 투명전극이 비교예에 따른 투명전극보다 현저하게 우수한 특성을 나타내고 있다.Referring to Table 2, the transparent electrode according to the embodiment exhibits significantly superior characteristics to the transparent electrode according to the comparative example.

상기 결과로부터, 본 발명에 의하면 헤이즈가 감소된 투명전극을 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.From the above results, it can be confirmed that the transparent electrode having reduced haze can be manufactured according to the present invention.

본 발명에서 사용한 용어는 특정한 실시예를 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하지 않는 한, 복수의 의미를 포함한다고 보아야 할 것이다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재한다는 것을 의미하는 것이지, 이를 배제하기 위한 것이 아니다. 본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.The terms used in the present invention are intended to illustrate specific embodiments and are not intended to limit the invention. The singular presentation should be understood to include plural meanings, unless the context clearly indicates otherwise. The word "comprises" or "having" means that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, or a combination thereof described in the specification. The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is intended to be limited only by the appended claims. It will be apparent to those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. something to do.

Claims (11)

환원성 용매에 캡핑제를 용해시켜 반응용액을 마련하는 단계;
상기 반응용액을 질소 퍼징(purging)하는 단계;
상기 질소 퍼징된 반응용액에 금속 전구체를 투입하는 단계; 및
상기 금속 전구체가 투입된 반응용액을 가열하는 단계를 포함하는 금속 나노와이어의 제조방법.
Dissolving a capping agent in a reducing solvent to prepare a reaction solution;
Purging the reaction solution with nitrogen;
Introducing a metal precursor into the nitrogen purged reaction solution; And
And heating the reaction solution into which the metal precursor is introduced.
제1항에 있어서,
상기 환원성 용매로는 물 또는 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 1,2-프로필렌글리콜(1,2-propyleneglycol), 1,3-프로필렌글리콜(1,3-propyleneglycol), 디에틸렌글리콜(diethyleneglycol(DEG)(2-Hydroxyethyl Ether), 디프로필렌글리콜(diprophyleneglycol(DPG)), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol(PEG)), 글리세롤(glycerol) 및 펜타에리트리톨(pentaerythritol)로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용하는 금속 나노와이어의 제조방법.
The method according to claim 1,
Examples of the reducing solvent include water, ethylene glycol, 1,2-propyleneglycol, 1,3-propyleneglycol, diethyleneglycol (DEG) A metal using at least one member selected from the group consisting of 2-hydroxyethyl ether, diprophyleneglycol (DPG), polyethylene glycol (PEG), glycerol and pentaerythritol. A method of manufacturing a nanowire.
제1항에 있어서,
상기 캡핑제로는 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리아크릴산(PAA), 폴리말레산(PMA), 폴리메틸메타크릴산(PMMA) 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용하는 금속 나노와이어의 제조방법.
The method according to claim 1,
The capping agent may be selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), polyacrylic acid (PAA), polymaleic acid (PMA), polymethylmethacrylic acid (PMMA) A method for producing a metal nanowire using one or more species.
제1항에 있어서,
상기 금속 전구체로는 금, 은, 구리, 니켈 및 팔라듐으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상의 금속의 유기산 염, 무기산 염 또는 할로겐화물을 사용하는 금속 나노와이어의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the metal precursor is an organic acid salt, an inorganic acid salt or a halide of at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, copper, nickel and palladium.
제4항에 있어서,
상기 반응용액에는, 테트라부틸암모늄클로라이드(tetrabutylammonium chloride) 또는 전형원소 또는 전이원소 계열의 금속염을 사용하는 할로겐 화합물이 더 포함되는 금속 나노와이어의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the reaction solution further comprises tetrabutylammonium chloride or a halogen compound using a metal salt of a typical element or a transition element type.
제1항에 있어서,
상기 질소 퍼징은 외부 공기의 유입이 차단된 상태에서 버블링 방식에 의하여 수행되는 금속 나노와이어의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the nitrogen purging is performed by bubbling in a state where the inflow of external air is blocked.
제1항에 있어서,
상기 질소 퍼징은 20~150℃에서 5~600분 동안 수행되는 금속 나노와이어의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the nitrogen purging is performed at 20 to 150 DEG C for 5 to 600 minutes.
제1항에 있어서,
상기 금속 전구체 투입 단계는, 금속 전구체가 용해되어 있는 용액을 상기 반응 용액에 적가하여 수행되는 금속 나노와이어의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of introducing the metal precursor is carried out by dropping a solution in which the metal precursor is dissolved in the reaction solution.
제1항에 있어서,
상기 가열은 50~150℃에서 1~24시간 동안 수행되는 금속 나노와이어의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the heating is performed at 50 to 150 DEG C for 1 to 24 hours.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 의하여 제조된 금속 나노와이어.
10. A metal nanowire produced by any one of claims 1 to 9.
제10항의 금속 나노와이어를 포함하는 투명전극.A transparent electrode comprising the metal nanowire of claim 10.
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