银纳米线及其制备方法、银纳米线薄膜及复合薄膜技术

本发明专利技术提供一种银纳米线的制备方法，包括以下步骤：将0.1～0.2mol/L的硝酸银乙二醇溶液加入到预热后的乙二醇中，得到混合溶液A；将控制剂加入0.3～0.7mol/L的聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液中，得到混合溶液B；将混合溶液B和混合溶液A进行混合，聚乙烯吡咯烷酮与硝酸银的摩尔比为3:1～7:1，加热至160～180℃反应60～70min后，得到反应液C；将反应液C冷却至20～30℃，得到固液混合物D，加入丙酮溶液，离心分离后得到沉淀物A。本发明专利技术提供一种简单易控制的银纳米线制备方法，并获得了尺寸均一的银纳米线，将银纳米线组装成银纳米线薄膜后，再与PVA薄膜、ITO薄膜或AZO薄膜共同组装成银纳米线复合薄膜，显著提高了透明导电膜的导电率，同时兼具良好的光透过率。

【技术实现步骤摘要】
银纳米线及其制备方法、银纳米线薄膜及复合薄膜
本专利技术涉及透明导电膜
，尤其涉及一种银纳米线的制备方法，由该方法制得的银纳米线，包含该银纳米线的银纳米线薄膜和银纳米线复合薄膜。
技术介绍
随着光电产业不断的发展，越来越多的新型光电材料进入人们的视野中，诸如LED、太阳能电池等，而在这些光电转换材料中，透明导电膜是多种结构中最重要部分。透明导电膜是指兼具较高透过率以及较高导电率的薄膜，这类薄膜对可见光范围内的光波有较好的透过率，对红外范围内的光波有较高的反射率。透明导电膜是太阳能电池重要的组成部分，透明导电膜的好坏直接决定太阳能电池对光的吸收以及电流传输，因此直接决定了太阳能电池的效率，目前应用在太阳能电池中的透明导电膜主要有两种，铟锡氧化物(ITO)薄膜以及铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜。虽然ITO薄膜和AZO薄膜兼具良好的可见光透过率与导电率，但是它们仍然有自身的缺陷。ITO薄膜的主要成分是铟，铟是稀有金属，价格昂贵。而AZO制备源靶材有毒，在制备过程中无法解决中毒问题，并且其制备过程不容易重复。另外类似于聚乙烯醇(PVA)这类聚合物薄膜，虽然在可见光范围内有较好的透过率，但是由于是聚合物成膜，因此电阻率很高，不能满足透明导电膜应具有良好透过率与导电率的双重要求。综上所述，现有的透明导电膜急需要改进或有新的产品出现以解决能源以及工业应用等难题。实验发现，当物质具有小尺寸效应时，物质本身对光的反射率会大大降低，小尺寸效应的前提是物质的尺寸与光波波长尺寸解决或者与远小于光波波长，这种情况下晶体不再具有周期性，同时力学、光学、电学等呈现出新的性能。因此当银纳米线具有比波长还小的尺寸时，银纳米线就会具有小尺寸效应，对光的反射率很低，同时兼具良好的导电性，另外制备银纳米线的原材料成本低，来源广。现有技术中，利用液相体系合成银纳米线的方法主要有DNA模板法、电化学沉积法、水热法、湿化学合成法以及多元醇法等，其中制备银纳米线最简单，最合适的方法为液相多元醇法。但该方法也有一定的不足之处。现有的液相多元醇制备银纳米线需要晶种预制备以及晶体生长两个过程。晶种预制备过程是指在还原剂作用下银离子被还原为银单质，并且聚集成核，晶核尺寸达到一定级别后开始进行晶体生长，这两个过程是非常难以控制的。导致体系中晶种进行成核以及生长不同步，最后造成银纳米线尺寸不均一。
技术实现思路
鉴于以上内容，有必要提供一种能够获得尺寸均一的银纳米线并且过程易控制的银纳米线制备方法。本专利技术提供一种银纳米线的制备方法，其包括以下步骤：a.对乙二醇进行预热，预热的温度为160～170℃，预热时间为8～10min；b.将0.1～0.2mol/L的硝酸银乙二醇溶液加入到预热后的乙二醇中，得到混合溶液A；c.将控制剂加入0.3～0.7mol/L的聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液中，得到混合溶液B；d.将混合溶液B和混合溶液A进行混合，其中，聚乙烯吡咯烷酮与硝酸银的摩尔比为3:1～7:1，加热至160～180℃反应40～60min后，得到反应液C；e.将反应液C冷却至20～30℃，得到固液混合物D；f.将丙酮溶液加入固液混合物D中，离心分离后得到沉淀物A。优选地，所述控制剂包括阴离子控制剂、阳离子控制剂中的一种或两种，所述阴离子控制剂的浓度范围为0.006～0.012mol/L，阳离子控制剂的浓度范围为0.0004～0.0008mol/L。优选地，所述阴离子控制剂包括Cl-、Br-和S2-中的一种或几种；所述阳离子控制剂包括Fe3+、Cu2+和Mn2+中的一种或几种。优选地，所述步骤d中，利用微量滴定管将混合溶液B滴入混合溶液A中，滴加速度为0.6～0.8ml/min。优选地，所述步骤e包括以下步骤：在反应液C中通入氩气，冷凝回流后，边搅拌边冷却至20～30℃，得到固液混合物D。优选地，所述步骤f之后，还包括以下步骤：g.将沉淀物A与乙醇溶液混合，离心分离，得到沉淀物B；h.将沉淀物B用乙醇溶液清洗、分散和保存，得到分散在乙醇溶液中的银纳米线。本专利技术另提供一种由所述的银纳米线制备方法制得的银纳米线。本专利技术另提供一种银纳米线薄膜，其包括由所述的银纳米线制备方法制得的银纳米线。本专利技术还提供一种银纳米线复合薄膜，其包括所述的银纳米线薄膜，以及包括聚乙烯醇薄膜、铟锡氧化物薄膜以及铝掺杂氧化锌薄膜中的任意一种。优选地，所述银纳米线复合薄膜包括两层银纳米线薄膜以及夹设于所述两层银纳米线薄膜之间的一层聚乙烯醇薄膜，或者包括两层铟锡氧化物薄膜以及夹设于所述两层铟锡氧化物薄膜之间的一层银纳米线薄膜，或者包括两层铝掺杂氧化锌薄膜以及夹设于所述两层铝掺杂氧化锌薄膜的一层银纳米线薄膜。与现有技术相比，本专利技术提供一种简单的、过程易控制的银纳米线制备方法，并获得了尺寸均一的银纳米线，将获得的银纳米线组装成银纳米线薄膜后，再与PVA薄膜、ITO薄膜或AZO薄膜共同组装成银纳米线复合薄膜，显著提高了透明导电膜的导电率，同时兼具良好的光透过率。附图说明图1为本专利技术提供的不同浓度的NaCl作为控制剂制得的银纳米线的SEM图，NaCl的浓度分别为a)0.006mol/L、b)0.008mol/L、c)0.01mol/L和d)0.012mol/L。图2为本专利技术提供的分别采用NaBr和Na2S作为控制剂在不同环境下制得的银纳米线的SEM图，其中a)不遮光的NaBr、b)遮光的NaBr、c)Na2S。图3为本专利技术提供的采用不同的阳离子控制剂和Cl-作为阴离子控制剂共同作用制得的银纳米线的SEM图，阳离子控制剂分别为a)Fe2+、b)Cu2+和c)Mn2+。图4为本专利技术提供的不同PVP与AgNO3摩尔比条件下制得的银纳米线的SEM图，PVP与AgNO3摩尔比分别为a)3:1、b)4:1、c)5:1、d)6:1和e)7:1。图5为本专利技术提供的不同PVP与AgNO3摩尔比条件下制得的银纳米线的XRD图。图6为本专利技术提供的不同反应温度条件下制得的银纳米线的SEM图，其中a)120℃、b)140℃、c)160℃和d)180℃。图7为本专利技术提供的不同反应时间条件下所制得的银纳米线的SEM图，其中反应时间分别为a)5min、b)10min、c)20min、d)40min、e)60min。图8为本专利技术提供的将混合溶液B滴加入混合溶液A中，控制不同的滴加速度所制得的银纳米线的SEM图。图9为本专利技术提供的不同结构的银纳米线/PVA复合薄膜的光透过率。图10为本专利技术提供的不同结构的银纳米线/ITO复合薄膜的光透过率。图11为本专利技术提供的不同结构的银纳米线/AZO复合薄膜的光透过率。如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面将结合具体实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。在本专利技术的说明书中所使用的技术手段的名称只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本专利技术提供一种银纳米线的制备方法，包括以下步骤：S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种银纳米线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a.对乙二醇进行预热，预热的温度为160～170℃，预热时间为8～10min；b.将0.1～0.2mol/L的硝酸银乙二醇溶液加入到预热后的乙二醇中，得到混合溶液A；c.将控制剂加入0.3～0.7mol/L的聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液中，得到混合溶液B；d.将混合溶液B和混合溶液A进行混合，其中，聚乙烯吡咯烷酮与硝酸银的摩尔比为3:1～7:1，加热至160～180℃反应40～60min后，得到反应液C；e.将反应液C冷却至20～30℃，得到固液混合物D；f.将丙酮溶液加入固液混合物D中，离心分离后得到沉淀物A。

【技术特征摘要】
1.一种银纳米线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a.对乙二醇进行预热，预热的温度为160～170℃，预热时间为8～10min；b.将0.1～0.2mol/L的硝酸银乙二醇溶液加入到预热后的乙二醇中，得到混合溶液A；c.将控制剂加入0.3～0.7mol/L的聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液中，得到混合溶液B；d.将混合溶液B和混合溶液A进行混合，其中，聚乙烯吡咯烷酮与硝酸银的摩尔比为3:1～7:1，加热至160～180℃反应40～60min后，得到反应液C；e.将反应液C冷却至20～30℃，得到固液混合物D；f.将丙酮溶液加入固液混合物D中，离心分离后得到沉淀物A。2.如权利要求1所述的银纳米线的制备方法，其特征在于，所述控制剂包括阴离子控制剂、阳离子控制剂中的一种或两种，所述阴离子控制剂的浓度范围为0.006～0.012mol/L，阳离子控制剂的浓度范围为0.0004～0.0008mol/L。3.如权利要求2所述的银纳米线的制备方法，其特征在于，所述阴离子控制剂包括Cl-、Br-和S2-中的一种或几种；所述阳离子控制剂包括Fe3+、Cu2+和Mn2+中的一种或几种。4.如权利要求1所述的银纳米线的制备方法，其特征在于，所述步骤d中，利用微量滴定管将混...

【专利技术属性】
技术研发人员：檀满林，田勇，王晓伟，符冬菊，陈建军，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44