TWI503357B - 金屬奈米帶之製造 - Google Patents

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Description

金屬奈米帶之製造
本發明係關於一種製備金屬奈米帶之方法。更特別地，本發明係關於一種製備金屬奈米帶之方法，其可以容易地藉由簡單的方法在室溫及大氣壓下製備具有多種應用性的金屬奈米帶。
多種半導體裝置、顯示器裝置諸如PDP或LCD、太陽能雷池或感應器及類似者包括具有導電性之多種元件諸如電極、電線、或電磁屏蔽膜。最常用之形成該導電元件的方法之一包含印刷具有導電性之微粒子(例如包含導電奈米粒子及溶劑之導電墨液組成物)在基材上，然後將彼熱處理(例如燒製或乾燥)以形成多種導電圖形或導電膜而在基材上製成多種導電元件。
然而，為要使用迄今已發展之導電奈米粒子形成導電膜或導電圖形，需要一種方法，其中將含彼之導電墨液組成物印刷在基材上，然後在高溫下燒製以移除該導電墨液組成物中所包括之有機物質(例如有機溶劑)且還原或熔化連接導電奈米粒子。這是要還原在該導電墨液組成物中所包括之導電奈米粒子或熔化連接導電奈米粒子以形成具有優越導電性之導電膜的均勻導電圖形。
然而，因為需要高溫燒製製程，對於可形成導電膜或導電圖形於其上之基材的種類尚有限制。因此，對於可形成具有優越導電性之導電圖形等的導電墨液組成物或導電奈米粒子尚有持續的需要，即使較低溫之燒製方法或其他熱處理方法被應用。
因此，已建議多種用於低溫燒製之導電墨液組成物或導電奈米粒子，但是，還有一限制，因為燒製溫度可能不夠低或不能獲得足夠之導電性。
本發明提供一種製備金屬奈米帶之方法，其可以容易地製備具有多種應用性之金屬奈米帶，而在室溫及大氣壓下藉由簡單方法，使具有優越導電性之導電圖形或導電膜，既使在需要低溫燒製之環境下也可以形成。
依照本發明，提供一種製備金屬奈米帶的方法，其包含使導電聚合物與金屬鹽反應。
在該製備方法中，該反應可以在1至70℃之溫度及1至2atm壓力下進行0.1小時至14天。
依照該製備方法，在該反應步驟中，該金屬可以被還原且設置在該導電聚合物上以形成金屬奈米帶。
並且，在該反應步驟中所形成之金屬奈米帶可以具有500奈米或更大之長度、10或更大之長度/寬度比、及3或更大之寬度/厚度比，且更特別地，該金屬奈米帶可以具有1微米至2000微米之長度、30奈米至100微米之寬度、及10至500奈米之厚度。
並且，在該製備方法中，該反應可以在還原劑之存在下進行。
在下文中，將詳細說明依照本發明之具體例的金屬奈米帶、及導電墨液組成物、及含彼之導電膜。
除非另有描述，否則在整個說明書中所用之某些用語定義如下。
在本文中所用之“奈米帶”一詞係指一種奈米結構體，其包含金屬及導電聚合物，且具有在一方向上長連接之類似帶的形狀，如在該平面上所見的。在該帶狀長連接方向上，“金屬奈米帶”之一端至相反端的最長直線距離定義為長度；且在該平面之該“長度”方向之垂直方向上，“金屬奈米帶”之一端至相反端的最長直線距離定義為“寬度”。並且，在由“長度”方向及“寬度”方向所組成之平面的垂直方向上，在帶狀之金屬奈米帶之上緣及下緣之間的最長直線距離定義為“厚度”。該金屬奈米帶具有長度、寬度或厚度之至少一奈米級尺寸的長度、寬度或厚度，至少奈米級之厚度，且長度是寬度的數倍或更大，且寬度是厚度的數倍或更大，且因此是帶狀，其中具有薄厚度之長方形或類似之多邊形長連接成帶。
並且，關於金屬奈米帶“基本上不包含金屬氧化物”之描述是指：在金屬奈米帶中所包括之“金屬”係以非氧化狀態存在且因此該金屬奈米帶也不包含金屬氧化物的事例；或僅少量的金屬(例如以該金屬帶重量為基準計少於1重量%或少於0.1重量%之金屬)在製備或使用期間無可避免地被氧化，且因此該金屬奈米帶相對於此僅包含少量金屬氧化物的事例。
並且，“導電墨液組成物”一詞係指一種組成物，其可被印刷或塗覆在由聚合物、玻璃或金屬等所形成之基材上，以形成膜或圖形，但不管彼是具有相對高黏度之“膏”或具有與水相似的低黏度。
並且，“導電膜”一詞係指形成在由聚合物、玻璃或金屬等所製成之基材上的薄膜、膜或圖形，以具有導熱或導電性。
並且，關於一部分“包含”、“含有”或“具有”構成元件的描述是指：任何其他構成元件可另外地被附加上，不對其他構成元件之附加有所限制，除非另外描述。
同時，依照本發明之一具體例，提供一種製備金屬奈米帶的方法，其包含令導電聚合物與金屬鹽反應。
由本發明人之實驗發現：藉由令該導電聚合物與金屬鹽反應，可以製備金屬奈米帶。特別地，若通過該反應方法，則具有相對高還原電位之金屬由該金屬鹽還原，且設置並結合在該導電聚合物上以製備該金屬奈米帶。因此，該金屬透過該導電聚合物之媒介被還原，且由此所形成之金屬微粒以具有廣之寬度的帶狀被長連接在導電聚合物上，以製備該金屬奈米帶。
該金屬奈米帶之形成的非限制性原則將詳細描述。
在該反應方法中，在該金屬鹽被還原成金屬之後，導電聚合物被結合在該金屬奈米結晶之特定結晶側上，以將該金屬奈米結晶之高表面能量安定化。該安定化之能量稱為罩蓋(capping)能量，其可以按照在該金屬奈米帶中所包括之導電聚合物或金屬種類、結晶側或金屬奈米結晶種類及類似者而有不同。並且，隨著該罩蓋能量絕對值變大，該導電聚合物可以結合在金屬奈米帶之結晶側上以使表面能量更加安定化，且因此該導電聚合物結合在特定結晶側上，在該金屬奈米帶之結晶側中，該特定結晶側具有最大之用該導電聚合物罩蓋之能量的絕對值。
藉由此原則，該金屬奈米帶之特定結晶側佔優勢地與該導電聚合物結合且該金屬可設置在該導電聚合物之不同結晶側的方向上(例如具有小的以該導電聚合物罩蓋之能量的絕對值)，且因此該金屬奈米帶可以在金屬設置方向之長度方向上成長且形成。
特別地，因為在反應方法中，不需要高溫及高壓反應條件且例如反應物可以在單一步驟中在室溫及大氣壓的分散液中反應，該金屬奈米帶可以藉由簡單方法製備，且另外地，如下述地彼可以在室溫及大氣壓下或在低溫及相等壓力下容易地製備。
同時，在該製備方法中，該反應可以在約1至70℃之溫度及約1至2 atm壓力下進行約0.1小時至14天，較佳地在約1至65℃之溫度及約大氣壓下進行10小時至7天。藉由在室溫及大氣壓下或在相對低溫度及相等壓力下進行反應，金屬可以逐漸均勻地被還原且設置在該導電聚合物上且該金屬奈米帶可合適地被製備。相反地，若該反應溫度或壓力太低，該金屬奈米帶無法合適地形成。並且，若該反應溫度或壓力太高，該導電聚合物與金屬鹽之反應速度可變得太快，且因此金屬無法被均勻地設置且結合在該導電聚合物上，且由於表面能量，該導電聚合物之結晶側的罩蓋效果可能減低。因這理由，金屬或導電聚合物可以互相黏聚，且其他形狀之金屬奈米結構(例如球形金屬奈米粒)子的形成可以比帶狀之金屬奈米帶的形成更多，因此降低金屬奈米帶之產率。
同時，藉由以上製備方法所製備之金屬奈米帶可以具有以下形狀、大小及特徵。
藉由以上方法所製備之金屬奈米帶可以具有約500奈米或更大之長度、約10或更大之長度/寬度比、及約3或更大之寬度/厚度比。依照更特別之具體例，該金屬奈米帶可以具有約1微米至2000微米(較佳約2微米至1000微米，更佳約2微米至100微米)之長度。並且，該金屬奈米帶可具有約30奈米至100微米(較佳約100奈米至10微米，更佳約100奈米至2微米)之厚度。並且，該金屬奈米帶可具有約10至500奈米(較佳約10至300奈米，更佳約20至250奈米)之厚度。
並且，該金屬奈米帶可具有約10至20000(較佳約10至1000，更佳約10至200)之長度/寬度比。並且，該金屬奈米帶可具有約3至6000(較佳約3至500，更佳約3至50)之寬度/厚度比。
由於本發明人之實驗結果發現：具有適於導電奈米結構之奈米級厚度、相對寬之寬度及最小約500奈米至100微米或更大且最大約2000微米長度的帶狀奈米結構(亦即以上之金屬奈米帶)可以藉由令導電聚合物與金屬鹽在合適速度下反應而獲得。該金屬奈米帶經連接成長的長度且具有有點寬之寬度，此係與現有之導電奈米結構或導電奈米粒子比較，因此是帶狀的。並且，因為該金屬奈米帶可以藉由以上反應方法在室溫及大氣壓下製備，彼基本上可以不包含金屬氧化物。
亦即，藉由以上方法所製備之金屬奈米帶可以處於以下狀態：其中之具有至少奈米級厚度的金屬微粒經連接成寬的寬度及足夠長之長度，且彼基本上可以不包含金屬氧化物。因此，若包含該金屬奈米帶之導電墨液組成物經印刷在基材上，則由此所形成之導電膜(例如導電薄膜或導電圖形)可具有足夠優越之導電性，卻不需進行一種高溫燒製方法，其已經應用以還原或熔化連接導電奈米粒子。並且，該金屬奈米帶可以包含單一金屬成分，諸如金(Au)、銀(Ag)、或銅(Cu)。因此，藉由形成該金屬奈米帶以致包含單一金屬成分，諸如金(Au)、銀(Ag)、或銅(Cu)及類似之具有較低電阻者，由此所形成之導電膜可以具有更優越之導電性。
因此，該金屬奈米帶可極佳地用於導電墨液組成物，以供特別在需要低溫燒製之環境下形成多種半導體裝置、顯示器裝置或太陽能電池及類似者之導電圖形或導電膜。
此外，若藉由以上方法，使用貴金屬諸如金(Au)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銥(Ir)、銠(Rh)、或釕(Ru)及類似者製備金屬奈米帶，則該金屬奈米帶較佳可作為多種觸媒。特別地，現有之貴金屬觸媒主要具有粒子形狀，且因此在獲得寬的表面積方面具有限制，但由該貴金屬所形成之金屬奈米帶可以獲得寬的表面積，因為該帶狀係使用小量貴金屬。並且，在該金屬奈米帶之表面上所暴露之貴金屬的特定結晶側的面積可被最大化，若由該貴金屬所製備之金屬奈米帶用來作為觸媒，則使用較小量貴金屬可以增加與反應物之接觸面積，以另外改良催化活性且提供有效率並經濟的觸媒。
如所說明的，該金屬奈米帶使具有優越導電性之導電圖形或導電膜甚至可在低溫熱處理環境下形成，或使具有優越活性之觸媒可形成，因此具有多種應用性。依本發明之具體例，具有多種應用性之金屬奈米帶可以容易地藉由令導電聚合物與金屬鹽在相對低溫及壓力下反應的簡單方法而製備。
同時，該金屬奈米帶基本上可以不包含金屬氧化物。“基本上不包含金屬氧化物”之描述的意義係如以上所說明的。如以上所說明的，因為該金屬奈米帶可以藉由金屬鹽與導電聚合物在室溫及大氣壓下或在低溫及相等壓力下反應而形成，金屬成分之氧化(其已藉由用於製備導電奈米粒子之高溫反應方法引起)可被最小化，且因此該金屬奈米帶基本上可以不包含金屬氧化物。因此，即使沒有分開地進行高溫燒製方法(其在印刷該導電墨液組成物之後，已經進行以供還原在導電墨液組成物中所包括之導電奈米粒子)，由該金屬奈米帶所形成之導電膜可具有優越之導電性。
並且，該金屬奈米帶可包含具有優越導電性或可作為觸媒之導電金屬、貴金屬或其合金，且例如彼可包含至少一種由金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銥(Ir)、銠(Rh)、及釕(Ru)組成之群組中之金屬。因此，該金屬奈米帶及由包含彼之導電墨液組成物所形成之導電圖形或導電膜可具有更優越之導電性，或該金屬奈米帶可更適合作為觸媒。因此，藉由多方地控制構成該金屬奈米帶之金屬成分，該金屬奈米帶可合適地應用在多種領域中，諸如觸媒或用以形成導電膜之導電墨液組成物。
並且，該金屬奈米帶可以是帶狀，因為金屬被還原且設置在該導電聚合物上，且因此彼可包含單一種金屬，例如金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銥(Ir)、銠(Rh)、或釕(Ru)。亦即，因為金屬設置在該導電聚合物上以形成帶狀之金屬奈米帶，故不需要必須包含二或更多種金屬成分，且一或多種金屬成分應形成帶狀主幹或基本樣板，且該金屬奈米帶可以包含單一金屬成分。因此，可以容易地獲得由適合每一應用領域之單一金屬成分組成的金屬奈米帶，且該金屬奈米帶可以更合適地應用於多種領域，諸如觸媒或導電膜。
以上說明之金屬奈米帶使多種具有優越導電性之導電圖形或導電膜得以形成，即使在將包含彼之導電墨液組成物印刷在由聚合物、玻璃或金屬形成之基材上之後，不應用高溫燒製方法。特別地，該金屬奈米帶及含彼之導電墨液組成物不需要高溫燒製方法且可以被施加在由任何材料所形成之基材上以形成多種導電圖形或導電膜。因此，該金屬奈米帶可以極佳地應用於墨液組成物中以形成在多種顯示器裝置(諸如PDP或LCD)、半導體或太陽能電池中所包括的多種導電膜，例如多種導電薄膜或導電圖形，諸如多種電極、導線或電磁屏蔽膜。例如，該金屬奈米帶可以印刷在透明基材上且被應用以形成透明導電膜(諸如在觸控面板中所包括之透明導電薄膜)，被應用以形成半導體基材之多種導線圖形或電極，或被應用以形成多種顯示器裝置之多種導線圖形、電極或電磁屏蔽濾器。並且，因為該金屬奈米帶可具有優越之多種熱導性，彼也可被應用以形成多種導熱膜。特別地，該金屬奈米帶可以更佳地被應用在需要低溫燒製之環境下。
此外，若金屬奈米帶由貴金屬形成，該金屬奈米帶可以極佳地作為多種反應之觸媒。特別地，因為該貴金屬是帶狀，其中該貴金屬成分設置在導電聚合物上，故彼因該帶狀可以獲得廣的貴金屬成分面積，即使具有相對低含量之該貴金屬。並且，在該奈米帶之表面上所暴露之該貴金屬的特定結晶側的面積可以藉由控制該貴金屬在該奈米帶表面上之設置或結合狀態而最大化。因此，若該貴金屬奈米帶用來作為觸媒，則在反應物與觸媒成分(貴金屬成分)間之接觸面積可以隨著較小量之貴金屬而增加，因此改良觸媒活性及效率。
同時，依照以上說明之金屬奈米帶的製備方法的具體例，形成一種混合導電聚合物與金屬鹽的分散液，然後該分散液保持在恆定溫度及壓力下，藉此進行導電聚合物與金屬鹽之反應。在反應進行之後，所形成之金屬奈米帶可被分離以最終獲得金屬奈米帶。在此時，該反應可以在室溫及大氣壓下或在低溫及相等氣壓下進行，如以上所說明的。
在該製備方法中，可以使用任何已知之導電聚合物，例如聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、或其共聚物作為該導電聚合物。
並且，作為該金屬鹽，可以無特定限制地使用具有導電性之金屬或貴金屬的任何鹽，其一般作為用於形成金屬奈米粒子之先質。例如，可以使用導電金屬或貴金屬之硝酸鹽、硫酸鹽、乙酸鹽、鹵素鹽、碳酸鹽、乳酸鹽、氰化物鹽、氰酸鹽或磺酸鹽等作為該金屬鹽。
更特別地，若要製備包含具有優越導電性之銀(Ag)作為金屬成分之金屬奈米帶，則可以使用硝酸銀(AgNO3 )、硫酸銀(Ag2 SO4 )、乙酸銀(Ag(CH3 COO))、鹵化銀諸如氟化銀(AgF)、氯化銀(AgCl)、溴化銀(AgBr)、碘化銀(AgI)、氰化銀(AgCN)、氰酸銀(AgOCN)、乳酸銀(Ag(CH3 CHOHCOO))、碳酸銀(Ag2 CO3 )、過氯酸銀(AgClO4 )、三氟化乙酸銀(Ag(CF3 COO))或三氟化磺酸銀甲酯(Ag(CF3 SO3 ))及類似者作為該金屬鹽。
並且，除了以上說明之導電聚合物或金屬鹽之外，可以使用任何導電聚合物或導電金屬或貴金屬之多種鹽。
並且，雖然單一金屬鹽及導電聚合物可被反應以製備該金屬奈米帶，若該金屬鹽之金屬成分(亦即待包括於該金屬奈米帶之金屬成分)具有相對低之還原電位，則藉由在還原劑存在下進行該金屬鹽與該導電聚合物之反應，金屬成分可以更有效地由在該導電聚合物上之該金屬鹽還原，以加速該反應且增加產率。藉此，該金屬奈米帶可以容易高產率地獲得。
可被使用之還原劑的種類可以依照該金屬鹽之金屬成分種類而變化，且可以選擇且使用那些具有比該金屬鹽或相關之金屬離子低之標準還原電位者以將相關之金屬鹽還原。可以無特定限制地依照每一金屬成分種類使用一般已知者，且例如可以使用以多價酚為基礎之化合物諸如聯胺、抗壞血酸、氫醌、間苯二酚、鄰苯二酚；以胺為基礎之化合物諸如三乙胺；以吡啶為基礎之化合物諸如二甲基胺基吡啶；以多價醇為基礎之化合物諸如乙二醇；或其混合物。
並且，該金屬鹽與該導電聚合物之反應可以在選自下列之溶劑中進行：水、醇、丙酮、甲基乙基酮(MEK)、乙二醇、甲醯胺(H2 NCOH)、二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基乙醯胺(DMAc)、二甲基亞碸(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、及其混合溶劑。
例如，在水性導電聚合物(諸如聚苯胺)的事例中，該反應可以藉由將彼分散在水中且添加金屬鹽而進行。並且，依照導電聚合物及金屬鹽的種類，該導電聚合物及該金屬鹽之反應可以藉由使用以上所說明或一般已知的多種溶劑以獲得該導電聚合物及該金屬鹽的分散液而進行。
該金屬鹽可以固體形式添加，或彼可以製成溶液，然後添加。若在上述溫度及壓力下將所得之混合分散液保持一段預定的時間，金屬奈米帶形成在該分散液中。在該反應方法中，每一反應物之添加順序或分散液之形成方法及混合順序及類似者可以藉由具有在此技藝中之一般知識的人士明顯地改良。
藉由以上方法所製備之金屬奈米帶可與溶劑混合以提供可印刷之導電墨液組成物或提供多種反應之觸媒等。
該導電墨液組成物包含金屬奈米帶，其基本上可以不包含金屬氧化物且由低電阻之金屬成分組成且為帶狀的金屬奈米帶，其中具有奈米級尺寸(厚度)之金屬微粒子長連接成具有寬的寬度。因此，若該墨液組成物印刷在基材上，可以形成具有優越導電性之導電膜諸如多種導電薄膜或導電圖形，卻不需應用高溫燒製方法，該方法已經進行以還原或熔化連接導電奈米粒子。
特別地，若該導電墨液組成物印刷或塗覆在基材上，然後簡單地在低溫下乾燥或熱處理以移除溶劑，則可以形成包含多個奈米帶之導電膜諸如導電薄膜或導電圖形，該等奈米帶基本上不包含金屬氧化物且為帶狀，其中具有奈米級厚度之金屬膜被長連接，且因此該導電薄膜或導電圖形可以具有極優越之導電性。
因此，該導電墨液組成物較佳可以被施加以形成多種導電膜(諸如在顯示器裝置(諸如PDP或LCD)、半導體裝置或太陽能電池中所包括電極、導線或電磁屏蔽膜之多種導電薄膜或導電圖形)或導熱膜。例如，該導電墨液組成物可以被印刷在透明基材上且被施加以形成在觸控面板中所包括之透明導電薄膜，被施加以形成半導體基材之多種導線圖形或電極，或被施加以形成多種顯示器裝置之多種導線圖形、電極或電磁屏蔽濾器。特別地，該導電墨液組成物可以更佳地在需要低溫燒製之環境下被施加，且因為彼不需要高溫燒製，彼可以克服可施加之基材種類的限制。
並且，可以提供該金屬奈米帶以作為多種反應之觸媒，且彼依照反應可以包含適合之貴金屬成分。因為該觸媒包含含貴金屬成分之金屬奈米帶，而非普通之貴金屬微粒(貴金屬奈米粒子)，具有催化活性之貴金屬成分與反應物之接觸面積相對增加。因此，即使使用低含量之貴金屬成分，彼也顯出相對優越之活性。
同時，包含以上所說明之奈米帶的導電墨液組成物或觸媒可以具有對擁有在此技藝中之普通知識之人士係普遍已知的導電墨液組成物或貴金屬觸媒的組成，除了彼包含金屬奈米帶而非普通之金屬奈米粒子或不同形狀之金屬奈米結構。
如所說明的，依照本發明，可以形成多種具有優越導電性之導電圖形或導電膜，卻不需應用高溫燒製方法，或可以提供一種具有多種應用性之金屬奈米帶的製備方法，諸如提供具有優越活性且具有低含量貴金屬之觸媒。
特別地，依照本發明之製備方法，該金屬奈米帶可以藉由極簡單之方法，在低溫及壓力下容易地製備且應用於多種領域。
在下文中，本發明將藉由以下實例詳細說明。然而，這些實例僅說明本發明，且本發明之範圍不限於此。
A.試劑之製備
用於製備如下述之銀奈米帶的試劑係如下，且彼以所購買之形式被使用且無特別的純化。
苯胺氫氯化物(Aldrich,97%)、2-胺基苯甲酸(Aldrich,99%)、2-胺基酚(Aldrich,97%)、1,3-苯二胺(Aldrich,99+%)、1,3-丙烷磺酸內酯(Aldrich,97%)、吡咯1,3-苯二胺(Acros,99%)、過硫酸銨(Acros,98%)、HCl(Duksan)、HNO3 (Duksan)、AgNO3 (Acros,99%)
B.導電聚合物之合成
合成實例1. N-(1’,3’-苯二胺基)-3-丙烷磺酸內酯的合成
在1升之燒瓶中，54.07克(0.500莫耳)之間-苯二胺及61.07克(0.500莫耳)之1,3-丙烷磺酸內酯溶於500毫升THF中，且該混合物被迴流且攪拌24小時。彼冷卻至室溫且用玻璃濾器過濾，然後用1000毫升THF: n-Hex 1:1(v/v)混合溶劑清洗且真空乾燥以獲得108.52克之灰藍色粉末(0.472莫耳，94.3%產率)。所得之N-(1’,3’-苯二胺基)-3-丙烷磺酸內酯具有以下反應式a)之反應產物的化學結構。
反應式a)：N-(1’,3’-苯二胺基)-3-丙烷磺酸內酯
合成實例2. P[鄰胺苯甲酸]0.5 -[N-(1’,3’-苯二胺基)-3-丙烷磺酸內酯]0.5 之合成
3.43克鄰胺苯甲酸及5.75克之N-(1’,3’-苯二胺基)-3-丙烷磺酸內酯溶於300毫升HCl溶液及100毫升EtOH之混合溶液中，且在10分鐘之時間內將200毫升之0.2 M HCl溶液(其中溶解14.21克之過硫酸銨)添加於此，然後該混合物攪拌24小時。將3.6升之丙酮添加至該溶液以獲得聚苯胺聚合物沉澱物，其在4000 rpm下離心1小時以分離該沉澱物。然後，彼用丙酮/0.2M HCl(6:1 v/v)之混合溶液清洗3次且乾燥以獲得6.12克之P[鄰胺苯甲酸]0.5 -[N-(1’,3’-苯二胺基)-3-丙烷磺酸內酯]0.5 (66.4%產率)。所得之聚苯胺之二重複單元的組成比被確認是52:48(藉由固態NMR所分析)，且重量平均分子量被確認是約2830(藉由GPC所分析)。導電聚合物之固態碳NMR光譜顯示於圖1中。並且，P[鄰胺苯甲酸]0.5 -[N-(1’,3’-苯二胺基)-3-丙烷磺酸內酯]0.5 之導電聚合物被確認是具有以下反應式b)的反應產物的化學結構。
反應式b)：P[鄰胺苯甲酸]0.5 -[N-(1’,3’-苯二胺基)-3-丙烷磺酸內酯]0.5
合成實例3. P[ANi]0.5 -[N-(1’,3’-苯二胺基)-3-丙烷磺酸內酯]0.5 之合成
藉由如合成實例2之相同方法獲得4.72克之P[ANi]0.5 -[N-(1’,3’-苯二胺基)-3-丙烷磺酸內酯]0.5 ，除了使用3.24克之苯胺氫氯化物，而非3.43克之鄰胺苯甲酸。所得之P[ANi]0.5 -[N-(1’,3’-苯二胺基)-3-丙烷磺酸內酯]0.5 確認是具有以下化學式c)之化學結構
c)P[ANi]0.5 -[N-(1’,3’-苯二胺基)-3-丙烷磺酸內酯]0.5
合成實例4. P[吡咯]0.5 -[N-(1’,3’-苯二胺基)-3-丙烷磺酸內酯]0.5 之合成
4.72克之P[吡咯]0.5 -[N-(1’,3’-苯二胺基)-3-丙烷磺酸內酯]0.5 藉由如合成實例2之相同方法獲得，除了使用1.68克吡咯而非3.43克之鄰胺苯甲酸。所得之P[吡咯]0.5 -[N-(1’,3’-苯二胺基)-3-丙烷磺酸內酯]0.5 確認是具有以下化學式d)之化學結構。
d)P[吡咯]0.5 -[N-(1’,3’-苯二胺基)-3-丙烷磺酸內酯]0.5
C.　銀(Ag)奈米帶之合成 實例1.　銀(Ag)奈米帶之合成
將在合成實例2中所製備之25毫克的導電聚合物P[鄰胺苯甲酸]0.5 -[N-(1’,3’-苯二胺基)-3-丙烷磺酸內酯]0.5 及100毫克AgNO3 分散在50毫升之蒸餾水中且在25℃下靜置5天。沉至底部之銀奈米帶質體使用濾紙過濾且以50毫升蒸餾水清洗，然後合適地乾燥以獲得16毫克之純化的奈米帶。
在實例1中所得之SEM影像顯示於圖2及圖3中，且該TEM影像顯示於圖4中。由於使用SEM測量所得奈米帶之尺寸，彼經確認是具有約40至60奈米之寬度、約10至20奈米之厚度、約1微米或更大之長度(條件是寬度/厚度比是3或更大)。
實例2.　銀(Ag)奈米帶之合成
6毫克之銀奈米帶藉由如實例1之相同方法獲得，除了該反應溫度是40℃且反應時間是42小時。所得之奈米帶的SEM影像顯示於圖5中。藉由SEM確認：該銀奈米帶具有與實例1相同之大小。
實例3.　銀(Ag)奈米帶之合成
3毫克之銀奈米帶藉由如實例1之相同方法獲得，除了該反應溫度是60℃且反應時間是10小時。所得之奈米帶的SEM影像顯示於圖6中。藉由SEM確認：該銀奈米帶具有與實例1相同之大小。
實例4.　銀(Ag)奈米帶之合成
15毫克之銀奈米帶藉由如實例1之相同方法獲得，其使用在合成實例3中所製備之P[Ani]0.5 -[N-(1’,3’-苯二胺基)-3-丙烷磺酸內酯]0.5 。銀奈米帶的SEM影像顯示於圖7中。藉由SEM確認：該銀奈米帶具有與實例1幾乎相同之大小。
實例5.　銀(Ag)奈米帶之合成
7毫克之銀奈米帶藉由如實例1之相同方法獲得，其使用在合成實例4中所製備之P[吡咯]0.5 -[N-(1’,3’-苯二胺基)-3-丙烷磺酸內酯]0.5 。銀奈米帶的SEM影像顯示於圖8中。藉由SEM確認：該銀奈米帶具有與實例1幾乎相同之大小。
D.透明導電膜之製造及導電性之評估 實例6.　導電墨液組成物及透明導電膜之製備
10毫克之在實例1中所得之銀奈米帶混合物與30毫升之乙醇在20毫升DMF中混合，且受超音波處理以獲得該銀奈米帶及MWNT之混合分散液，亦即導電墨液組成物。該導電墨液組成物用棒塗覆在10公分×10公分之PET基材上，且在120℃下乾燥以移除溶劑，藉此製備透明導電膜。
所得之透明導電膜之透射比藉由UV/Vis分光光度計測量，且導電性藉由4探針方法測量。測量結果顯示85%之透射比及360 ohm/square之片電阻。在此實例中確認：若透明導電膜由銀奈米帶所形成，則具有優越導電性及透明性之導電膜可以被形成卻無須在製備方法期間進行高溫燒製。
圖1顯示在合成實例2中所得之導電聚合物之固態碳NMR光譜。
圖2及3是在圖1中所得之奈米帶的SEM影像。
圖4是實例1中所得之奈米帶的TEM影像。
圖5是實例2中所得之奈米帶的SEM影像。
圖6是實例3中所得之銀奈米帶的SEM影像。
圖7是實例4中所得之銀奈米帶的SEM影像。
圖8是實例5中所得之銀奈米帶的SEM影像。

Claims (9)

  1. 一種製備金屬奈米帶之方法，其包含使導電聚合物與金屬鹽反應；其中該反應是在1至70℃之溫度及1至2atm之壓力下進行0.1小時至14天；其中在該反應步驟中，將該金屬還原且設置在該導電聚合物上，以形成該金屬奈米帶；且其中該導電聚合物包含至少一種選自由聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩及其共聚物組成之群組中的聚合物。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中在該反應步驟中，形成具有500奈米或更大之長度、10或更大之長度/寬度比、及3或更大之寬度/厚度比的金屬奈米帶。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該金屬奈米帶具有1微米至2000微米之長度、30奈米至100微米之寬度及10至500奈米之厚度。
  4. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該金屬奈米帶基本上不包含金屬氧化物。
  5. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該金屬奈米帶包含至少一種選自由金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銥(Ir)、銠(Rh)、及釕(Ru)組成之群組中的金屬。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該金屬鹽是一種選自由金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銥(Ir)、銠(Rh)、及釕(Ru)組成之群組中之金屬的鹽。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該反應是在還 原劑存在下進行。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該還原劑是選自由以多價酚為基礎之化合物、以胺為基礎之化合物、以吡啶為基礎之化合物、以多價醇為基礎之化合物、及其組合物。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該反應是在選自以下群組中之溶劑中進行：水、醇、丙酮、甲基乙基酮(MEK)、乙二醇、甲醯胺(H2 NCOH)、二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基乙醯胺(DMAc)、二甲基亞碸(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、及其混合溶劑。
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