银纳米线-氧化物溶胶复合透明电极的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种银纳米线‑氧化物溶胶复合透明电极的制备方法，包括以下步骤：将衬底在去离子水、乙醇和丙酮中分别超声10～20min，干燥，得处理后衬底；混合液由银纳米线、氧化物溶胶、稳定剂、表面活性剂、成膜助剂和溶剂组成，将混合液于400～600r/min搅拌30～90min，获得银纳米线‑氧化物溶胶复合导电油墨；将银纳米线‑氧化物溶胶复合导电油墨均匀涂布在处理后衬底上，待溶剂蒸发后，获得银纳米线‑氧化物溶胶复合透明电极。采用本发明专利技术的方法能提高透明电极的导电性，且生产成本低、适宜于大规模生产。

Preparation of silver nanowire oxide sol composite transparent electrode

The invention discloses a preparation method of silver nanowires and oxide sol composite transparent electrode, which comprises the following steps: the substrate is dried by ultrasound for 10-20 minutes in deionized water, ethanol and acetone respectively, and the treated substrate is obtained; the mixed solution is composed of silver nanowires, oxide sol, stabilizer, surfactant and film forming assistant. Ag nanowires and oxide sol composite conductive ink was obtained by mixing the mixed solution at 400-600 r/min for 30-90 min. Ag nanowires and oxide sol composite conductive ink was uniformly coated on the treated substrate. After evaporation of solvent, silver nanowires and oxide sol composite transparent electrode was obtained. The method of the invention can improve the conductivity of the transparent electrode, has low production cost and is suitable for large-scale production.

【技术实现步骤摘要】
银纳米线-氧化物溶胶复合透明电极的制备方法
本专利技术涉及一种银纳米线透明电极的制备方法，具体涉及一种银纳米线-氧化物溶胶复合透明电极的制备方法。
技术介绍
透明电极具有优良的可见光透过性和导电性，在众多光电转换器件中有着广泛的应用，如OLED设备、触控屏幕、薄膜太阳能电池及透明加热设备等。目前，掺锡氧化铟(ITO)导电玻璃电极在工业中应用最为广泛。然而，ITO透明电极也面临着诸多挑战。首先，In元素储量较少，致使ITO的来源受限。同时，制造ITO电极一般采用溅射等方式，需要真空设备，并对衬底的热稳定性提出了较高的要求。此外，ITO为氧化物，脆性较大，无法弯折，这些特性与下一代可穿戴设备的柔性要求不相符合。相比于其他材料如石墨烯，导电高分子，金纳米线等，银纳米线透明电极具有更好的导电性和稳定性，有望代替目前广泛应用的掺锡氧化铟(ITO)导电玻璃电极，在OLED、可穿戴设备以及太阳能电池等领域获得广泛的应用。目前，现有技术制备的银纳米线透明电极中，银纳米线只是简单堆叠，银纳米线间的接触电阻较大，对薄膜的导电性有较大影响。为提高银纳米线透明电极的导电性，可以采用石墨烯覆盖在银纳米线表面(CN104934109A，CN104492677A)，在衬底上增加一层纤维素层(CN104867621A)等方法，但上述方式存在着材料成本高，不易制备等缺点，不适于大规模应用。氧化物溶胶具有来源广泛，成本低廉等优势，与银纳米线透明导电薄膜复合(CN104162681A)后可以有效提高透明导电薄膜的各项性能。目前多采用银纳米线与不同氧化物复合后制备薄膜，溶胶复合银纳米线透明导电薄膜主要采用溶胶分布旋涂等方式，操作复杂，对薄膜的透过率影响较大，不适于连续生产；或采用氧化物对银纳米线进行修饰后再制备导电薄膜，需要对修饰后的银纳米线进行分离，提高了生产成本。金属氧化物复合银纳米线透明导电薄膜(CN106782891A)首先涂布银纳米线，随后涂布氧化物溶胶。工艺繁琐的同时所制备的银纳米线薄膜较为脆弱，易被氧化、硫化或被外力破坏。因此涂布氧化物溶胶必须采用喷涂或旋涂，提高了制备成本，不适于大规模生产。综上，需要对现有技术进行改进。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种提高透明电极的导电性、生产成本低、适宜于大规模生产的银纳米线-氧化物溶胶复合透明电极的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种银纳米线-氧化物溶胶复合透明电极的制备方法，包括以下步骤：1)、透明电极衬底的处理：将衬底在去离子水、乙醇和丙酮中分别超声10～20min，干燥，得处理后衬底；2)、银纳米线-氧化物溶胶复合导电油墨的制备：混合液由银纳米线、氧化物溶胶、稳定剂、表面活性剂、成膜助剂和溶剂组成(即，将银纳米线、氧化物溶胶、稳定剂、表面活性剂和成膜助剂加入溶剂中，组成混合液)；所述混合液中，银纳米线的含量为0.5mg/mL～5mg/mL，氧化物溶胶中固态物的含量为5ppm～150ppm(质量/体积)，稳定剂体积浓度为0.01～5％，表面活性剂含量为0.01～5mg/mL，成膜助剂含量为0.01mg/mL～20mg/mL，余量为溶剂；将混合液于400～600r/min搅拌30～90min，获得银纳米线-氧化物溶胶复合导电油墨；3)、银纳米线-氧化物溶胶复合透明电极的制备：将步骤2)所得的银纳米线-氧化物溶胶复合导电油墨均匀涂布在步骤1)所得的处理后的衬底上，待溶剂蒸发后，获得银纳米线-氧化物溶胶复合透明电极。作为本专利技术的银纳米线-氧化物溶胶复合透明电极的制备方法的改进：所述氧化物溶胶是SiO2溶胶、Al2O3溶胶、TiO2溶胶、ZrO2溶胶、ITO溶胶、AZO溶胶中的至少一种；所述稳定剂是氨水、AMP-95、一甲胺、甲酰胺、丙胺中的至少一种；所述表面活性剂是曲拉通(X100、X114或X45)、ZonylFSN、ZonylFSO、ZonylFSH或Dynol(604或607)中的至少一种；所述成膜助剂是羟甲基丙基纤维素(HPMC)、甲基纤维素(CMC)、黄原胶、聚氨酯(PU)、聚乙烯醇(PVA)、二缩三丙二醇(TPG)中的至少一种。作为本专利技术的银纳米线-氧化物溶胶复合透明电极的制备方法的进一步改进：所述氧化物溶胶粒径范围为5nm～150nm。作为本专利技术的银纳米线-氧化物溶胶复合透明电极的制备方法的进一步改进：所述溶剂是去离子水、乙醇、丙酮、乙二醇、聚乙二醇中的至少一种。作为本专利技术的银纳米线-氧化物溶胶复合透明电极的制备方法的进一步改进：所述衬底是玻璃衬底、PET衬底、布、纸张、PVA薄膜、PDMS薄膜中的至少一种。作为本专利技术的银纳米线-氧化物溶胶复合透明电极的制备方法的进一步改进：所述步骤2)中将混合液通过500r/min搅拌60min，获得银纳米线-氧化物溶胶复合导电油墨。与现有技术相比，本专利技术的技术优势在于：1、本专利技术通过配置银纳米线-氧化物溶胶复合导电油墨，随后使用具有较好稳定性的复合导电油墨直接进行薄膜的涂布实现了银纳米线-氧化物溶胶复合透明导电薄膜的制备，工艺简单，适宜于规模化生产，制备的导电油墨在3个月内保持稳定。2、本专利技术使用银纳米线-氧化物溶胶复合导电油墨直接涂布薄膜时，可以采用任何涂布工艺一步成膜，同时制备的薄膜具有更好的力学和化学稳定性，更加适于大规模生产。3、本专利技术的银纳米线-氧化物溶胶复合透明电极通过干燥时氧化物溶胶团聚形成的毛细管力，使银纳米线相互紧密连接，降低了银纳米线间的接触电阻，提高了电极的导电性。该制备过程中工艺简单，适于大规模生产。4、本专利技术制备方法简单可靠，重复性高。采用氧化物溶胶，价格低廉，有利于降低生产成本。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。图1为对比例1-1未复合氧化物溶胶的银纳米线透明电极的微观形貌图；图2为实施例1氧化物溶胶复合银纳米线透明电极的微观形貌图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此。以下案例中，银纳米线的直径为40～60纳米、长度为45～65μm；铝掺杂氧化锌溶胶(AZO)中，铝的掺杂量为固相重量的12％；掺锡氧化铟溶胶(ITO)中，锡的掺杂量为固相重量的8％。实施例1、一种银纳米线-氧化物溶胶复合透明电极的制备方法，依次进行以下步骤：1)、透明电极衬底的处理：将衬底在去离子水、乙醇和丙酮中分别超声15min，干燥(氮气吹干)，衬底尺寸为30cm×100cm。衬底可选用玻璃、PET衬底、布、纸张、PVA薄膜或PDMS薄膜等材料中的至少一种作为衬底，本实施例中采用的衬底为玻璃衬底。2)、银纳米线-氧化物溶胶复合导电油墨(下文中简称导电油墨)的制备：将银纳米线、氧化物溶胶、稳定剂、表面活性剂和成膜助剂加入溶剂中，获得混合液；将混合液于400～600r/min搅拌30～90min，获得银纳米线-氧化物溶胶复合导电油墨；上述氧化物溶胶可采用SiO2溶胶(二氧化硅溶胶)、Al2O3溶胶(氧化铝溶胶)、TiO2溶胶(二氧化钛溶胶)、ZrO2溶胶(氧化锆溶胶)、ITO溶胶(掺锡氧化铟溶胶)或AZO溶胶(铝掺杂氧化锌溶胶)等氧化物溶胶中的至少一种，其粒径范围为5nm～150nm。稳定剂可采用氨水、AMP-95、一甲胺、甲酰胺或丙胺中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.银纳米线‑氧化物溶胶复合透明电极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)、透明电极衬底的处理：将衬底在去离子水、乙醇和丙酮中分别超声10～20min，干燥，得处理后衬底；2)、银纳米线‑氧化物溶胶复合导电油墨的制备：混合液由银纳米线、氧化物溶胶、稳定剂、表面活性剂、成膜助剂和溶剂组成；所述混合液中，银纳米线的含量为0.5mg/mL～5mg/mL，氧化物溶胶中固态物的含量为5ppm～150ppm，稳定剂体积浓度为0.01～5％，表面活性剂含量为0.01～5mg/mL，成膜助剂含量为0.01mg/mL～20mg/mL，余量为溶剂；将混合液于400～600r/min搅拌30～90min，获得银纳米线‑氧化物溶胶复合导电油墨；3)、银纳米线‑氧化物溶胶复合透明电极的制备：将步骤2)所得的银纳米线‑氧化物溶胶复合导电油墨均匀涂布在步骤1)所得的处理后的衬底上，待溶剂蒸发后，获得银纳米线‑氧化物溶胶复合透明电极。

【技术特征摘要】
1.银纳米线-氧化物溶胶复合透明电极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)、透明电极衬底的处理：将衬底在去离子水、乙醇和丙酮中分别超声10～20min，干燥，得处理后衬底；2)、银纳米线-氧化物溶胶复合导电油墨的制备：混合液由银纳米线、氧化物溶胶、稳定剂、表面活性剂、成膜助剂和溶剂组成；所述混合液中，银纳米线的含量为0.5mg/mL～5mg/mL，氧化物溶胶中固态物的含量为5ppm～150ppm，稳定剂体积浓度为0.01～5％，表面活性剂含量为0.01～5mg/mL，成膜助剂含量为0.01mg/mL～20mg/mL，余量为溶剂；将混合液于400～600r/min搅拌30～90min，获得银纳米线-氧化物溶胶复合导电油墨；3)、银纳米线-氧化物溶胶复合透明电极的制备：将步骤2)所得的银纳米线-氧化物溶胶复合导电油墨均匀涂布在步骤1)所得的处理后的衬底上，待溶剂蒸发后，获得银纳米线-氧化物溶胶复合透明电极。2.根据权利要求1所述的银纳米线-氧化物溶胶复合透明电极的制备方法，其特征在于：所述氧化物溶胶是SiO2溶胶、Al2O3溶胶、TiO2溶胶、ZrO2溶胶、ITO溶胶、AZO...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭兴忠，白盛池，汪海风，陈天锐，杨辉，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33