TW201615850A - 製造銀奈米線之方法 - Google Patents

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派翠克 Ｔ 麥克高夫
珍妮特 Ｍ 戈斯
喬治 Ｌ 艾塞斯
強納森 Ｄ 倫恩
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Abstract

本發明提供一種製造銀奈米線之方法，其中回收的銀奈米線具有一高縱橫比；且其中在所述方法期間的所有時間，總二醇濃度<0.001重量%。

Description

製造銀奈米線之方法
本發明大體上係關於製造銀奈米線的領域。特定言之，本發明關於一種製造銀奈米線之方法，所述銀奈米線具有用於各種應用中的高縱橫比。
展現高電導率以及高透明度的膜在用作大範圍的電子應用，包含例如觸控式螢幕顯示器及光電池中的電極或塗層中很有價值。這些應用的當前技術包含使用經由物理氣相沈積方法沈積的含錫摻雜氧化銦(ITO)的膜。物理氣相沈積方法的高資金成本致使得需要尋找替代的透明導電材料及塗佈途徑。使用呈滲濾網絡狀分散的銀奈米線作為含ITO膜的有前景的替代方案出現。使用銀奈米線可以提供可使用輥對輥技術加工的優勢。因此，銀奈米線提供製造成本低且透明度及導電性可能比常規含ITO膜高的優勢。
已揭露“多元醇方法”用於製造銀奈米結構。多元醇方法在銀奈米線製造中使用乙二醇(或替代二醇)作為溶劑及還原劑兩者。然而，使用二醇具有若干固有缺點。特定 言之，使用二醇作為還原劑及溶劑兩者致使對反應的控制降低，因為主要還原劑物質(乙醇醛)就地產生且其存在及濃度視暴露於氧氣的程度而定。此外，使用二醇使得可在用以產生銀奈米線的反應器的頂部空間中形成可燃二醇/空氣混合物。最終，使用大量二醇產生處置問題，增加此類操作商業化的成本。
宮城島(Miyagishima)等人已在美國專利申請 公開案第20100078197號中揭露製造銀奈米線的多元醇方法的一種替代方法。宮城島等人揭露一種製造金屬奈米線之方法，其包括：向含有至少一種鹵化物及還原劑的水溶劑中添加金屬錯合物溶液，且在150℃或低於150℃下加熱所得混合物，其中金屬奈米線包括量為以相對於總金屬粒子的金屬量計50質量%或大於50質量%的直徑為50奈米或小於50奈米且主軸長度為5微米或大於5微米的金屬奈米線。
倫恩(Lunn)等人已在美國專利申請公開案第 20130283974號中揭露製造銀奈米線的多元醇方法的另一替代方法。倫恩等人揭露一種製造高縱橫比銀奈米線之方法，其中回收的銀奈米線展示25奈米至80奈米的平均直徑及10微米至100微米的平均長度；且其中在方法期間的所有時間，總二醇濃度<0.001重量%。
儘管如此，仍需要替代銀奈米線製造方法。特定 言之，需要在不使用二醇的情況下製造銀奈米線之方法，其中生產的銀奈米線具有高縱橫比(較佳地>500)且其中具有<3的縱橫比的非所需銀奈米粒子的生產經最小化。
本發明提供一種製造高縱橫比銀奈米線之方 法，其包括：提供容器；提供水；提供還原糖；提供聚乙烯吡咯啶酮(PVP)；提供銅(II)離子源；提供鹵離子源；提供銀離子源；提供pH調節劑；將水、還原糖、聚乙烯吡咯啶酮(PVP)、銅(II)離子源、鹵離子源以及pH調節劑添加至容器中以形成組合，其中組合具有2.0至4.0的pH；加熱所述組合至110℃至160℃；隨後添加銀離子源至容器中以形成生長混合物；隨後持續2小時至30小時的保持時段將生長混合物維持於110℃至160℃以得到產物混合物；及自產物混合物回收複數個高縱橫比銀奈米線；且其中在方法期間的所有時間，容器中的總二醇濃度<0.001重量%。
本發明提供一種製造高縱橫比銀奈米線之方 法，其包括：提供容器；提供水；提供還原糖；提供聚乙烯吡咯啶酮(PVP)；提供銅(II)離子源；提供鹵離子源；提供銀離子源；提供pH調節劑；將水、還原糖、聚乙烯吡咯啶酮(PVP)、銅(II)離子源、鹵離子源以及pH調節劑添加至容器中以形成組合，其中組合具有2.0至4.0的pH；加熱所述組合至110℃至160℃；隨後添加銀離子源至容器中以形成生長混合物；持續2小時至30小時的保持時段將生長混合物維持於110℃至160℃以得到產物混合物；及自產物混合物回收複數個高縱橫比銀奈米線；其中在方法期間的所有時間，容器中的總二醇濃度<0.001重量%；且其中回收的所述複數個高縱橫比銀奈米線具有25奈米至80奈米的平均直徑及10微米至 100微米的平均長度。
本發明提供一種製造高縱橫比銀奈米線之方 法，其包括：提供容器；提供水；提供還原糖；提供聚乙烯吡咯啶酮(PVP)；提供銅(II)離子源；提供鹵離子源；提供銀離子源；提供pH調節劑；將水、還原糖、聚乙烯吡咯啶酮(PVP)、銅(II)離子源、鹵離子源以及pH調節劑添加至容器中以形成組合，其中組合具有2.0至4.0的pH；將銀離子源分成第一部分及第二部分；加熱所述組合至140℃至160℃；隨後添加第一部分至容器中以形成創造混合物；隨後在延遲時段期間將創造混合物冷卻至110℃至135℃；在延遲時段之後，添加第二部分至容器中以形成生長混合物；持續2小時至30小時的保持時段將生長混合物維持於110℃至160℃以得到產物混合物；及自產物混合物回收複數個高縱橫比銀奈米線；且其中在方法期間的所有時間，容器中的總二醇濃度<0.001重量%。
本發明提供一種製造高縱橫比銀奈米線之方 法，其包括：提供容器；提供水；提供還原糖；提供聚乙烯吡咯啶酮(PVP)；提供銅(II)離子源；提供鹵離子源；提供銀離子源；提供pH調節劑；將水、還原糖、聚乙烯吡咯啶酮(PVP)、銅(II)離子源、鹵離子源以及pH調節劑添加至容器中以形成組合，其中組合具有2.0至4.0的pH；將銀離子源分成第一部分及第二部分；加熱所述組合至140℃至160℃，隨後添加第一部分至容器中以形成創造混合物；隨後在延遲時段期間將創造混合物冷卻至110℃至135℃；在延遲時段之 後，添加第二部分至容器中以形成生長混合物；持續2小時至30小時的保持時段將生長混合物維持於110℃至135℃；及自產物混合物回收複數個高縱橫比銀奈米線；其中在方法期間的所有時間，容器中的總二醇濃度<0.001重量%。
本發明提供一種製造高縱橫比銀奈米線之方 法，其包括：提供容器；提供水；提供還原糖，其中提供的還原糖為葡萄糖；提供聚乙烯吡咯啶酮(PVP)，其中提供的聚乙烯吡咯啶酮(PVP)具有40,000道爾頓至60,000道爾頓的重量平均分子量MW；提供銅(II)離子源，其中提供的銅(II)離子源為氯化銅(II)；提供鹵離子源，其中提供的鹵離子源為氯化鈉；提供銀離子源，其中提供的銀離子源為硝酸銀；提供pH調節劑；將水、還原糖、聚乙烯吡咯啶酮(PVP)、銅(II)離子源、鹵離子源以及pH調節劑添加至容器中以形成組合，其中組合具有2.0至4.0的pH；將銀離子源分成第一部分及第二部分；加熱所述組合至140℃至160℃，隨後添加第一部分至容器中以形成創造混合物；隨後在延遲時段期間冷卻創造混合物至110℃至135℃；在延遲時段之後，添加第二部分至容器中以形成生長混合物；持續2小時至30小時的保持時段將生長混合物維持於110℃至135℃；及自產物混合物回收複數個高縱橫比銀奈米線；其中在方法期間的所有時間，容器中的總二醇濃度<0.001重量%。
本發明提供一種製造高縱橫比銀奈米線之方 法，其包括：提供容器；提供水；提供還原糖，其中提供的還原糖為D-葡萄糖；提供聚乙烯吡咯啶酮(PVP)，其中提供 的聚乙烯吡咯啶酮(PVP)具有40,000道爾頓至60,000道爾頓的重量平均分子量MW；提供銅(II)離子源，其中提供的銅(II)離子源為氯化銅(II)；提供鹵離子源，其中提供的鹵離子源為氯化鈉；提供銀離子源，其中提供的銀離子源為硝酸銀；提供pH調節劑；將水、還原糖、聚乙烯吡咯啶酮(PVP)、銅(II)離子源、鹵離子源以及pH調節劑添加至容器中以形成組合，其中組合具有2.0至4.0的pH；將銀離子源分成第一部分及第二部分，其中第一部分為提供的銀離子源的10重量%至30重量%；加熱所述組合至145℃至155℃，隨後添加第一部分至容器中以形成創造混合物；隨後在5至15分鐘的延遲時段期間冷卻創造混合物至125℃至135℃；在延遲時段之後，添加第二部分至容器中以形成生長混合物；持續16小時至20小時的保持時段將生長混合物維持於125℃至135℃；及自產物混合物回收複數個高縱橫比銀奈米線；其中在方法期間的所有時間，容器中的總二醇濃度<0.001重量%；其中添加至容器中的聚乙烯吡咯啶酮(PVP)與銀離子的重量比為6：1至7：1；其中添加至容器中的鹵離子與銅(II)離子的重量比為2.5：1至3.5：1；其中回收的所述複數個高縱橫比銀奈米線具有35奈米至50奈米的平均直徑及40微米至100微米的平均長度；且其中回收的所述複數個高縱橫比銀奈米線具有>500的平均縱橫比。
已發現一種製造高縱橫比銀奈米線之方法，其提 供具有25奈米至60奈米的平均直徑及35微米至100微米的平均長度的銀奈米線，同時避免與使用二醇相關的固有缺點且同時亦減少具有<3的縱橫比的生產的銀奈米粒子的分率。 難以將高縱橫比銀奈米線於具有<3的縱橫比的銀奈米粒子分離。因此，咸信具有一種其中具有<3的縱橫比的生產的銀奈米粒子的形成經最小化以使得生產的銀奈米線的銀奈米粒子分率NP F <0.2(如根據本文實例中所述之方法測定)為顯著有益的。
如本文中及所附申請專利範圍中關於容器內容 物所用的術語“總二醇濃度”意謂容器中存在的所有二醇(例如乙二醇、丙二醇、丁二醇、聚(乙二醇)、聚(丙二醇))的組合總濃度。
如本文中及所附申請專利範圍中關於回收的銀奈米線所用的術語“高縱橫比”意謂回收的銀奈米線的平均縱橫比為>500。
如本文中及所附申請專利範圍中所用的術語“銀奈米粒子分率”或“NP F ”為根據下式確定的銀奈米線樣品的銀奈米線分率：NP F =NP A /T A
其中TA為由既定沈積銀奈米線樣品閉塞的基板的總表面積；且NPA為可歸因於沈積銀奈米線樣品中包含的具有<3的縱橫比的銀奈米粒子的總閉塞表面積的部分。
較佳地，製造本發明的高縱橫比銀奈米線之方法包括：提供容器；提供水；提供還原糖；提供聚乙烯吡咯啶酮(PVP)；提供銅(II)離子源；提供鹵離子源；提供銀離子源；提供pH調節劑；將水、還原糖、聚乙烯吡咯啶酮(PVP)、銅(II)離子源、鹵離子源以及pH調節劑添加至容器中以形成組合，其中組合具有2.0至4.0(較佳地2.2至3.3)的pH；加熱所述組合至110℃至160℃；隨後添加銀離子源至容器中(較佳地在攪拌下)以形成生長混合物；持續2小時至30小時的保持時段將生長混合物維持於110℃至160℃以得到產物混合物；及自產物混合物回收複數個高縱橫比銀奈米線；其中在方法期間的所有時間，容器中的總二醇濃度<0.001重量%。較佳地，其中添加至容器中的聚乙烯吡咯啶酮(PVP)與銀離子的重量比為4：1至10：1；且其中添加至容器中的鹵離子與銅(II)離子的重量比為1：1至5：1。較佳地，其中回收的所述複數個高縱橫比銀奈米線具有25奈米至80奈米的平均直徑及10微米至100微米的平均長度。較佳地，其中回收的所述複數個高縱橫比銀奈米線具有>500(更佳地800；最佳地1,000)的平均縱橫比。
較佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的水為去離子水及蒸餾水中的至少一者以限制附帶雜質。更佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的水為去離子水及蒸餾水。最佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的水為超純水，其符合或超出根據ASTM D1193-99e1(試劑水標準規範)的1型水要求。
較佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的還原糖由下列者構成的族群中選出：醛醣(例如葡萄糖、甘油醛、半乳糖、甘露糖)；具有游離半縮醛單元的雙醣(例如乳糖及麥芽糖)；以及帶有酮的糖(例如果糖)中的至少一者。更佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的還原糖由下列者構成的族群中選出：醛醣、乳糖、麥芽糖以及果糖中的至少一者。更佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的還原糖由下列者構成的族群中選出：葡萄糖、甘油醛、半乳糖、甘露糖、乳糖、果糖以及麥芽糖中的至少一者。最佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的還原糖為D-葡萄糖。
較佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的聚乙烯吡咯啶酮(PVP)具有20,000道爾頓至300,000道爾頓的重量平均分子量MW。更佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的聚乙烯吡咯啶酮(PVP)具有30,000道爾頓至200,000道爾頓的重量平均分子量MW。最佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的聚乙烯吡咯啶酮(PVP)具有40,000道爾頓至60,000道爾頓的重量平均分子量MW。
較佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的銅(II)離子源由下列者構成的族群中選出：CuCl2及Cu(NO3)2中的至少一者。更佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的銅(II)離子源由下列者構成的族群中選出：CuCl2及Cu(NO3)2。最佳地，本發明的製造高縱橫比銀 奈米線之方法中提供的銅(II)離子源為CuCl2，其中CuCl2為氯化銅(II)二水合物。
較佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的鹵離子源由下列者構成的族群中選出：氯離子源、氟離子源、溴離子源以及碘離子源中的至少一者。更佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的鹵離子源由下列者構成的族群中選出：氯離子源及氟離子源中的至少一者。更佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的鹵離子源為氯離子源。最佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的鹵離子源為氯離子源，其中氯離子源為鹼金屬氯化物。較佳地，鹼金屬氯化物由下列者構成的族群中選出：氯化鈉、氯化鉀以及氯化鋰中的至少一者。更佳地，鹼金屬氯化物由下列者構成的族群中選出：氯化鈉及氯化鉀中的至少一者。最佳地，鹼金屬氯化物為氯化鈉。
較佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的銀離子源為銀錯合物。更佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的銀離子源為銀錯合物；其中銀錯合物由下列者構成的族群中選出：硝酸銀(AgNO3)及乙酸銀(AgC2H3O2)中的至少一者。最佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的銀離子源為硝酸銀(AgNO3)。較佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的銀離子源的銀濃度為0.005莫耳至1莫耳(M)(更佳地為0.01M至1M；最佳地為0.4M至1M)。
較佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法 中提供的pH調節劑為酸。更佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的pH調節劑為酸，其中酸由下列者構成的族群中選出：無機酸(例如硝酸、硫酸、鹽酸、氟硫酸、磷酸、氟銻酸)及有機酸(例如甲烷磺酸、乙烷磺酸、苯磺酸、乙酸、氟乙酸、氯乙酸、檸檬酸、葡糖酸、乳酸)中的至少一者。較佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的pH調節劑具有<2.0的pH。更佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的pH調節劑包含硝酸。最佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中提供的pH調節劑為硝酸水溶液。
較佳地，在本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中，將水、還原糖、聚乙烯吡咯啶酮(PVP)、銅(II)離子源、鹵離子源以及pH調節劑添加至容器中(較佳地，其中容器為反應器；更佳地，其中容器為配備有攪拌器的反應器)以形成組合；且隨後將銀離子源添加至容器中的組合中(較佳地在攪拌下)以形成生長混合物，同時在添加銀離子源期間及在添加銀離子源之後持續2小時至30小時(較佳地4小時至30小時；更佳地10小時至25小時；最佳地16小時至20小時)的保持時段將組合維持於110℃至160℃(較佳地125℃至155℃；更佳地130℃至150℃)以得到產物混合物。
較佳地，將水、還原糖、聚乙烯吡咯啶酮(PVP)、銅(II)離子源、鹵離子源以及pH調節劑以任何次序以單獨順序(即一次一種)、同步(即同時所有)或半同步(即一些單獨地一次一種，一些同時同步或以子組合形式)添加至容器 中。更佳地，水、還原糖、聚乙烯吡咯啶酮(PVP)、銅(II)離子源、鹵離子源以及pH調節劑中的至少兩者在添加至容器中之前混合在一起以形成子組合。
較佳地，將水在添加至容器中之前分成至少兩體積的水(更佳地至少三體積的水；最佳地至少四體積的水)以有助於形成至少兩個包含水的子組合。更佳地，水分成至少四體積的水，其中第一體積的水與還原糖及聚乙烯吡咯啶酮(PVP)組合以形成還原糖/PVP子組合，其中第二體積的水與銅(II)離子源組合以形成銅(II)離子子組合，其中第三體積的水與鹵離子源組合以形成鹵離子子組合，且其中第四體積的水與銀離子源組合以形成銀離子子組合。較佳地，將還原糖/PVP子組合、銅(II)離子子組合、鹵離子子組合以及pH調節劑以任何次序以單獨順序(即一次一種)、同步(即同時所有)或半同步(即一些單獨地一次一種，一些同時同步或以其他子組合形式)添加至容器中以形成組合。更佳地，將還原糖/聚乙烯吡咯啶酮(PVP)子組合添加至容器中，隨後以任何次序以單獨順序(即一次一種)、同步(即同時所有)或半同步(即一些單獨地一次一種，一些同時同步或以其他子組合形式)向容器中添加銅(II)離子子組合、鹵離子子組合以及pH調節劑以形成組合。最佳地，將還原糖/聚乙烯吡咯啶酮(PVP)子組合添加至容器中，接著將銅(II)離子子組合添加至容器中，接著將鹵離子子組合添加至容器中，接著將pH調節劑添加至容器中以形成組合。銀離子子組合隨後添加至容器中的組合中。
較佳地，在本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中，在方法期間的所有時間，容器中的總二醇濃度<0.001重量%。
較佳地，在本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中，添加至容器中的聚乙烯吡咯啶酮(PVP)與銀的重量比為4：1至10：1(更佳地5：1至8：1；最佳地6：1至7：1)。
較佳地，在本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中，添加至容器中的鹵離子與銅(II)離子的重量比為1：1至5：1(更佳地2：1至4：1；最佳地2.5：1至3.5：1)。
較佳地，在本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中，自產物混合物回收的所述複數個高縱橫比銀奈米線具有25奈米至80奈米(更佳地25奈米至60奈米；最佳地35奈米至50奈米)的平均直徑及10微米至100微米(較佳地20微米至100微米；更佳地>20微米至100微米)的平均長度。較佳地，自產物混合物回收的所述複數個高縱橫比銀奈米線具有>500的平均縱橫比。
較佳地，在本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法中，自產物混合物回收的所述複數個高縱橫比銀奈米線具有<0.2(較佳地<0.17；更佳地<0.15；最佳地<0.13)(如根據本文實例中所述之方法測定)的銀奈米粒子分率NP F 。
較佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法更包括：將提供的銀離子源分成至少兩個單獨部分，其中單獨部分在單獨部分添加之間的延遲時段(較佳地1分鐘至60分鐘；更佳地1分鐘至20分鐘；最佳地5分鐘至15分鐘) 的情況下添加至容器中。更佳地，本發明之方法更包括：將提供的銀離子源分成第一部分及第二部分(較佳地，其中第一部分為提供的銀離子源的10重量%至30重量%；更佳地，其中第一部分為提供的銀離子源的15重量%至25重量%；最佳地，其中第一部分為提供的銀離子源的20重量%)；加熱所述組合至140℃至160℃(較佳地145℃至155℃)，隨後添加第一部分至容器中以形成創造混合物；且隨後在延遲時段(較佳地1分鐘至60分鐘；更佳地1分鐘至20分鐘；最佳地5分鐘至15分鐘)期間將創造混合物冷卻至110℃至150℃(較佳地110℃至135℃；更佳地125℃至135℃)；在延遲時段之後，添加第二部分至容器中以形成生長混合物。
較佳地，本發明的製造高縱橫比銀奈米線之方法進一步包括：將提供的銀離子源分成第一部分及第二部分(較佳地，其中第一部分為提供的銀離子源的10重量%至30重量%；更佳地，其中第一部分為提供的銀離子源的15重量%至25重量%；最佳地，其中第一部分為提供的銀離子源的20重量%)；加熱所述組合至140℃至160℃(較佳地145℃至155℃)，隨後添加第一部分至容器中以形成創造混合物；隨後在延遲時段(較佳地1分鐘至60分鐘；更佳地1分鐘至20分鐘；最佳地5分鐘至15分鐘)期間將創造混合物冷卻至110℃至150℃(較佳地110℃至135℃；更佳地125℃至135℃)；在延遲時段之後，添加第二部分至容器中以形成生長混合物；及持續2小時至30小時(較佳地4小時至30小時；更佳地10小時至25小時；最佳地16小時至20小時)的保持 時段將生長混合物維持於110℃至150℃(較佳地110℃至135℃；更佳地125℃至135℃)以得到產物混合物。
本發明的一些實施例現將詳細地描述於以下實例中。
以下實例中所用的水使用具有安置於水純化單元下游的0.2微米孔徑中空纖維過濾器的賽默飛世爾科技公司巴恩斯特德NANOPure純化系統(ThermoScientific Barnstead NANOPure purification system)獲得。
實例1：製備含還原糖/PVP子組合
具有55,000道爾頓的重量平均分子量MW的聚乙烯吡咯啶酮(PVP)(52.2公克；>98%，來自西格瑪-阿爾德里奇(Sigma-Aldrich))在燒瓶中溶解於1,958毫升去離子水中。D-葡萄糖(13.5公克；>99%，來自西格瑪-阿爾德里奇)隨後在攪拌下添加至燒瓶的內容物中直至溶解以形成還原糖/PVP子組合。
實例2：製備含銅(II)離子子組合
氯化銅(II)(0.6137公克；>99%，來自馬林克羅特化學品(Mallinckrodt Chemicals))在燒杯中溶解於900毫升去離子水中以形成銅(II)離子子組合。
實例3：製備含鹵離子子組合
氯化鈉(0.2104公克)在燒杯中溶解於900毫升 去離子水中以形成鹵離子子組合。
實例4：製備含銀離子子組合
硝酸銀(12.70公克；>99%，來自西格瑪-阿爾德里奇)在燒瓶中溶解於612毫升去離子水中以形成銀離子子組合。
比較實例C1：製備銀奈米線
使用配備有頂部混合器及溫度控制器的8公升不鏽鋼壓力反應器。將一部分(21.3毫升)根據實例3製備的鹵離子子組合添加至燒瓶中根據實例1製備的還原糖/PVP子組合中。隨後將一部分(21.3毫升)根據實例2製備的銅(II)離子子組合添加至燒瓶中。量測鹵離子子組合及銅(II)離子子組合中使用的玻璃器皿隨後用去離子水(407毫升)沖洗至燒瓶中。燒瓶的內容物隨後轉移至反應器中。燒瓶隨後用去離子水(191毫升)沖洗至反應器中。反應器內容物的pH觀測為3.86。混合器在200轉/分鐘的攪拌速率下嚙合。反應器隨後密閉且用氮氣吹掃4次到達>60磅/平方吋的壓力，每一次吹掃在壓力下保持三分鐘。反應器在最後一次吹掃之後留下16.8磅/平方吋下的氮氣層。溫度控制器隨後設定於150℃。在反應器內容物達到150℃之後，經1分鐘將20重量%根據實例4製備的銀離子子組合添加至反應器中。反應器內容物隨後在將溫度控制器的設定點維持於150℃時攪拌十分鐘。在接下來的十分鐘，反應器內容物的溫度冷卻至130℃。隨後經 接下來的十分鐘將其餘80重量%根據實例4製備的銀離子子組合連同額外102毫升去離子水添加至反應器內容物中。反應器內容物隨後在將溫度控制器的設定點維持於130℃時攪拌十八小時。反應器內容物隨後經接下來的三十分鐘冷卻至室溫。反應器隨後經泄放以緩解容器中的壓力積聚。混合器經脫嚙。隨後收集反應器內容物。
實例5：製備銀奈米線
使用8公升不鏽鋼壓力反應器，其配備有三葉螺旋槳式攪拌器、具有外部電阻加熱套及內部冷卻管的溫控單元以促進溫度控制。將一部分(21.3毫升)根據實例3製備的鹵離子子組合添加至燒瓶中根據實例1製備的還原糖/PVP子組合中。隨後將一部分(21.3毫升)根據實例2製備的銅(II)離子子組合添加至燒瓶中。量測鹵離子子組合及銅(II)離子子組合中使用的玻璃器皿隨後用去離子水(407毫升)沖洗至燒瓶中。燒瓶的內容物的pH隨後用硝酸(ACS試劑級，70%)自3.86的初始pH調節下降至2.29的pH。燒瓶的內容物隨後轉移至反應器中。燒瓶隨後用去離子水(191毫升)沖洗至反應器中。混合器在200轉/分鐘的攪拌速率下嚙合。反應器隨後密閉且用氮氣吹掃4次到達>60磅/平方吋的壓力，每一次吹掃在壓力下保持三分鐘。反應器在最後一次吹掃之後留下16.8磅/平方吋下的氮氣層。溫度控制器隨後設定於150℃。在反應器內容物達到150℃之後，經1分鐘將20重量%根據實例4製備的銀離子子組合添加至反應器中以形成創造混合 物。創造混合物隨後在將溫度控制器的設定點維持於150℃時攪拌十分鐘。經接下來的十分鐘，溫度控制器的設定點線性緩降至130℃。隨後經接下來的十分鐘將其餘80重量%根據實例4製備的銀離子子組合連同額外102毫升去離子水添加至反應器中以形成生長混合物。生長混合物隨後在將溫度控制器的設定點維持於130℃時攪拌十八小時以形成產物混合物。產物混合物隨後經接下來的三十分鐘冷卻至室溫。反應器隨後經泄放以緩解容器中的任何壓力積聚。混合器經脫嚙。隨後收集產物混合物。
回收的銀奈米線分析
接著使用菲諾瓦NanoSEM(FEI NovaNanoSEM)場致發射槍掃描電子顯微鏡(SEM)使用菲氏自動影像採集(AIA)程式分析來自比較實例C1及實例5的產物銀奈米線。自UV/可見比色杯獲取一滴清潔分散液且滴注於包覆二氧化矽晶圓的SEM端頭上，之後真空乾燥。使用菲諾瓦NanoSEM場致發射槍掃描電子顯微鏡收集背向散射電子影像。使用菲氏自動影像採集(AIA)程式移動工作台、聚焦且收集影像。在6微米水平場寬度下獲取每一樣品的十八個影像。使用ImageJ軟體的半自動化影像分析基於3的縱橫比將物件分類為線與粒子。自動量測影像中的線寬以及線的總面積。對粒子的影像中粒子的個別尺寸及總面積列表。亦使用ImageJ軟體確定表1中的銀奈米線直徑。基於直徑分析獲得的SEM影像觀測到銀奈米線的平均長度超過20微米。
ImageJ軟體用以分析比較實例C1及實例5中的每一者的產物銀奈米線的SEM影像，以提供產物樣品中縱橫比為<3的銀奈米粒子的相對量測。用於此量測的統計為根據以下表達式確定的奈米粒子分率NPF：NPF=NPA/TA；其中TA為由既定沈積銀奈米線樣品閉塞的基板的總表面積；且NPA為可歸因於具有<3的縱橫比的銀奈米粒子的總閉塞表面積的部分。
使用島津UV 2401分光光度計(Shimadzu UV 2401 Spectrophotometer)對來自比較實例C1及實例5的產物銀奈米線進行光譜UV/可見分析。正規化原始UV/可見吸光光譜以使得接近320奈米的局部最小值及接近375奈米的局部最大值跨越0至1的範圍。最大吸光度的波長λmax及500奈米的正規化吸光度Abs500報導於表1中。

Claims (10)

  1. 一種製造高縱橫比銀奈米線之方法，包括：提供一容器；提供水；提供一還原糖；提供一聚乙烯吡咯啶酮(PVP)；提供一銅(II)離子源；提供一鹵離子源；提供一銀離子源；提供一pH調節劑；將所述水、所述還原糖、所述聚乙烯吡咯啶酮(PVP)、所述銅(II)離子源、所述鹵離子源以及所述pH調節劑添加至所述容器中以形成一組合，其中所述組合具有一2.0至4.0的pH；加熱所述組合至110℃至160℃；隨後添加所述銀離子源至所述容器中以形成一生長混合物；隨後持續一2小時至30小時的保持時段將所述生長混合物維持於110℃至160℃以得到一產物混合物；以及自所述產物混合物回收複數個高縱橫比銀奈米線；以及其中在所述方法期間的所有時間，所述容器中的總二醇濃度<0.001重量%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的製造高縱橫比銀奈米線之方 法，更包括：將所述銀離子源分成一第一部分及一第二部分；加熱所述組合至140℃至160℃；隨後添加所述第一部分至所述容器中以形成一創造混合物；隨後在一延遲時段期間冷卻所述創造混合物至110℃至135℃；在所述延遲時段之後，添加所述第二部分至所述容器中以形成所述生長混合物。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的製造高縱橫比銀奈米線之方法，其中所述生長混合物在所述保持時段期間維持於110℃至135℃。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的製造高縱橫比銀奈米線之方法，其中提供的所述還原糖為葡萄糖。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的製造高縱橫比銀奈米線之方法，其中提供的所述聚乙烯吡咯啶酮(PVP)具有40,000道爾頓至150,000道爾頓的重量平均分子量MW。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的製造高縱橫比銀奈米線之方法，其中提供的所述銅(II)離子源為氯化銅(II)。
  7. 如申請專利範圍第3項所述的製造高縱橫比銀奈米線之方法，其中提供的所述鹵離子源為氯化鈉。
  8. 如申請專利範圍第3項所述的製造高縱橫比銀奈米線之方法，其中提供的所述銀離子源為硝酸銀。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的製造高縱橫比銀奈米線之方法，更包括：將所述銀離子源分成一第一部分及一第二部分；加熱所述組合至140℃至160℃；隨後添加所述第一部分至所述容器中以形成一創造混合物；隨後在一延遲時段期間冷卻所述創造混合物至110℃至135℃；在所述延遲時段之後，添加所述第二部分至所述容器中以形成所述生長混合物；以及在所述保持時段期間將所述生長混合物維持於110℃至135℃；其中提供的所述還原糖為葡萄糖；其中提供的所述聚乙烯吡咯啶酮(PVP)具有40,000道爾頓至60,000道爾頓的重量平均分子量MW；其中提供的所述銅(II)離子源為氯化銅(II)；其中提供的所述鹵離子源為氯化鈉；以及其中提供的所述銀離子源為硝酸銀。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的製造高縱橫比銀奈米線之方法，更包括：將所述銀離子源分成一第一部分及一第二部分，其中所述第一部分為提供的所述銀離子源的10重量%至30重量%；加熱所述組合至145℃至155℃；隨後添加所述第一部分至所述容器中以形成一創造混合物；隨後在5分鐘至15分鐘的一延遲時段期間冷卻所述創造混合物至125℃至135℃；在所述延遲時段之後，添加所述第二部分至所述容器中以形成所述生長混合物；以及在所述保持時段期間將所述生長混合物維持於125℃至135℃，其中所述保持時段為16小時至20小時；其中提供的所述還原糖為D-葡萄糖；其中提供的所述聚乙烯吡咯啶酮(PVP)具有40,000道爾頓至60,000道爾頓的重量平均分子量MW；其中提供的所述銅(II)離子源為氯化銅(II)；其中提供的所述鹵離子源為氯化鈉；其中提供的所述銀離子源為硝酸銀；以及其中添加至所述容器中的聚乙烯吡咯啶酮(PVP)與銀離子的重量比為6：1至7：1；其中添加至所述容器中的鹵離子與銅(II)的重量比為2.5：1至3.5：1；其中回收的所述複數個高縱橫比銀奈米線具有35奈米至50奈米的平均直徑及20微米至100微米的平均長度；且其中回收的所述複 數個高縱橫比銀奈米線具有一>500的平均縱橫比。
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