一种基于银纳米线的透明电极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于银纳米线的透明电极及其制备方法，具体制备步骤为：将PVP和乙二醇加入反应器中，加热搅拌溶解；向反应器中加入NaCl乙二醇溶液；在搅拌条件下并加入AgNO3乙二醇溶液，然后在140℃及搅拌条件下继续反应80min，结束反应后离心分离产物，制得银纳米线，将银纳米线分散于乙醇中；将上述银纳米线乙醇悬浊液离心处理，离心后取适量上层悬浊液旋涂于玻璃基板表面，随后进行退火处理，得到基于银纳米线的透明电极。本发明专利技术通过控制银纳米线的制备工艺与涂布工艺，制得的银纳米线产率达到80％，制得的透明电极平均透过率为91.9％、方阻为45.7Ω/sq。

【技术实现步骤摘要】
一种基于银纳米线的透明电极及其制备方法
本专利技术属于电极材料制备
，具体涉及一种基于银纳米线的透明电极及其制备方法。
技术介绍
智能设备的高速发展，对显示器件提出了越来越高的要求。目前显示器件的结构中，发光层之上仍具有需要导电的结构，如上电极与触摸屏。这些结构将或多或少地对发光产生吸收或反射，对发光效率甚至显示效果产生影响。在这种情况下，必须使用具有高透过率的导电材料。目前在商业应用中广泛使用的是以掺杂锡的氧化铟薄膜(Indiumtinoxide，ITO)为代表金属氧化物薄膜。然而，ITO有着易碎、资源供应稀缺引起的售价高昂等问题。并且随着对柔性显示屏的研究深入，合成ITO所需的高温环境难以在多数柔性衬底上实现与容易在弯曲中发生断裂等缺陷使寻找新型透明导电材料迫在眉睫。纳米材料由于其独特的量子尺寸效应，小尺寸效应，宏观量子隧道效应等，吸引了众多研究者的关注。金属纳米材料，尤其是银纳米材料，因其独特的光电效应与化学性质，被应用于众多领域中。银纳米线，兼具了高电导率、高热导率、化学性质稳定、优良的机械性能与良好的光学性能，是制备透明电极中ITO的理想替代品。然而，如何在短时间内以较高产率制备出高长径比的银纳米线，并将其有效应用于电极中，仍待进一步研究以解决。
技术实现思路
为解决现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种基于银纳米线的透明电极的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供上述基于银纳米线的透明电极。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种基于银纳米线的透明电极的制备方法，包括如下制备步骤：(1)将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和乙二醇加入反应器中，于140℃加热并搅拌至其完全溶解；向反应器中加入NaCl乙二醇溶液；搅拌条件下加入AgNO3乙二醇溶液，然后在140℃及搅拌条件下继续反应80min，结束反应后离心分离产物，制得银纳米线，将制得的银纳米线分散于乙醇中备用；(2)将步骤(1)制得的银纳米线乙醇溶液进行离心处理，离心后取适量上层悬浊液旋涂于玻璃基板表面；(3)将步骤(2)旋涂后的玻璃基板进行退火处理，得到基于银纳米线的透明电极。步骤(1)所述聚乙烯吡咯烷酮分子量优选为1300000。步骤(1)所述聚乙烯吡咯烷酮在总反应体系中的浓度优选为0.42mol/L。步骤(1)所述AgNO3在总反应体系中的浓度优选为0.06mol/L。步骤(1)所述NaCl在总反应体系中的浓度优选为2mmol/L。步骤(1)所述加入AgNO3乙二醇溶液时的搅拌转速为0～100rpm，优选为60rpm。步骤(1)所述制得的银纳米线长径比为360～400。步骤(2)所述离心处理转速为100～500rpm，处理时间为5min。步骤(2)所述玻璃基板规格为10mm×10mm。步骤(2)所述上层悬浊液的浓度为1～1.5mg/ml；所述旋涂次数为1～3次，优选为2次；每次旋涂的上层悬浊液体积为20～30μL，优选为20μL。步骤(2)所述旋涂转速为450～3000rpm，旋涂时间为10～60s。步骤(3)所述退火温度为140℃，退火时间为2h。一种基于银纳米线的透明电极，通过上述方法制备得到。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：1、本专利技术通过优化传统多元醇法制备银纳米线的步骤，控制各反应物浓度、反应温度及时间，实现了使用简易方法在短时间内以超过80％的产率制备出高长径比的银纳米线，简化了透明电极的制备流程。使用大分子PVP，更有效控制银纳米线的形貌；通过控制极低速搅拌，保证了银纳米线生长所需的温和环境，更容易制备出较长的银纳米线。2、本专利技术将制备的银纳米线低速离心后再旋涂于衬底上，使少数已发生团聚的银纳米线沉降，而大部分未发生团聚的银纳米线仍悬浮在乙醇中，达到有效分离大颗粒杂质，同时不损失银纳米线性能的目的，实现了在衬底上较均匀的涂布，有效提高了透过率。3、通过将制得的银纳米线与退火方式相结合，实现了银纳米线之间、银纳米线与衬底之间有效接触，极大降低了方块电阻，同时保证了银纳米线薄膜在衬底上的有效粘附，制得的透明电极方阻为45.7Ω/sq，380～780nm透过率平均值为91.9％。附图说明图1为实施例1所制备的银纳米线的SEM照片。图2为实施例1～4所制备的透明电极的透过率随波长变化曲线图。图3为实施例1～4所制备的透明电极平均透过率、方阻折线图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。测试方法：1、方阻测试采用四探针测试仪，将透明电极放置于探针下，按需求选择量程进行方阻测试，每一片透明电极上选取7个测试点测量其方阻值之后再计算平均值。2、透过率测试通过如下方法完成：首先选取两片与透明电极规格相同的干净玻璃片放入紫外可见分光光度计的检测区域，进行基准调零，之后取下其中一片玻璃片，换成规格相同的已旋涂有银纳米线的透明电极玻璃片，将其放入仪器检测区域进行透过率测试。实施例1(1)称取0.029gNaCl溶于10mL乙二醇中备用，称取0.255gAgNO3溶于4mL乙二醇中备用；将1.166g分子量为1300000的聚乙烯吡咯烷酮和20mL乙二醇加入反应器中，于140℃加热并进行300rpm磁力搅拌至其完全溶解；向反应器中加入1mL上述NaCl乙二醇溶液；将搅拌速度调为60rpm后，向反应器中加入4mL上述AgNO3乙二醇溶液；然后在140℃及60rpm搅拌下继续反应80min后完成反应。(2)将步骤(1)得到的反应液转移至离心管，加入去离子水稀释至反应液原体积的4倍，震荡均匀，6500rpm离心10min；去除清液，保留底部沉淀，继续加入乙醇至反应液原体积的4倍，震荡均匀，3200rpm离心10min，去除清液，保留沉淀，依次重复操作3次(即加入乙醇至反应液原体积的4倍—3200rpm离心10min的步骤)，得到产物银纳米线，产率为82％。最终将产物重新分散于乙醇中，即完成银纳米线的制备过程，得到浓度为1.2mg/ml的银纳米线乙醇悬浊液。所制备的银纳米线的SEM照片如图1所示。经统计得出，平均长度为45.25μm，平均直径为118.81nm，平均长径比为380。(3)在匀胶机上放置规格为10mm×10mm的玻璃片，将步骤(2)浓度为1.2mg/ml的银纳米线乙醇悬浊液旋涂于玻璃片上，具体旋涂步骤为：调节匀胶机低转速450rpm旋转，旋转10s，在低速旋转期间，取20μL银纳米线乙醇悬浊液加在玻璃片上，然后转为3000rpm高速旋转，旋转50s；重复上述调节匀胶机转速-加银纳米线乙醇悬浊液-低速旋转-高速旋转的旋涂步骤1次，将完成旋涂的玻璃片置于恒温平台上140℃退火2h，即完成基于银纳米线的透明电极的制备。实施例2首先，使用与实施例1同样的方法制备与离心分离银纳米线，并将银纳米线分散于乙醇中得到浓度为1.2mg/ml的银纳米线乙醇悬浊液。将该银纳米线乙醇悬浊液进行100rpm离心5min，在匀胶机上放置规格为10mm×10mm的玻璃片，离心后取上层悬浊液旋涂于玻璃片上，具体旋涂步骤为：调节匀胶机低转速450rpm旋转，旋转10s，在低速旋转期间，取20μL银纳米线乙醇上层悬浊液加在玻璃片上，然后转为3000rpm高速旋转，旋转50s；重复上述调节匀胶机转速-加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于银纳米线的透明电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将分子量为1300000的聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇加入反应器中，于140℃加热并搅拌至其完全溶解；向反应器中加入NaCl乙二醇溶液；搅拌条件下加入AgNO3乙二醇溶液，然后在140℃及搅拌条件下继续反应80min，结束反应后离心分离产物，制得银纳米线，将制得的银纳米线分散于乙醇中备用；(2)将步骤(1)制得的银纳米线乙醇溶液进行离心处理，离心后取适量上层悬浊液旋涂于玻璃基板表面；(3)将步骤(2)旋涂后的玻璃基板进行退火处理，得到基于银纳米线的透明电极；在步骤(1)的总反应体系中，所述聚乙烯吡咯烷酮浓度为0.42mol/L，AgNO3浓度为0.06mol/L，NaCl浓度为2mmol/L。

【技术特征摘要】
1.一种基于银纳米线的透明电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将分子量为1300000的聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇加入反应器中，于140℃加热并搅拌至其完全溶解；向反应器中加入NaCl乙二醇溶液；搅拌条件下加入AgNO3乙二醇溶液，然后在140℃及搅拌条件下继续反应80min，结束反应后离心分离产物，制得银纳米线，将制得的银纳米线分散于乙醇中备用；(2)将步骤(1)制得的银纳米线乙醇溶液进行离心处理，离心后取适量上层悬浊液旋涂于玻璃基板表面；(3)将步骤(2)旋涂后的玻璃基板进行退火处理，得到基于银纳米线的透明电极；在步骤(1)的总反应体系中，所述聚乙烯吡咯烷酮浓度为0.42mol/L，AgNO3浓度为0.06mol/L，NaCl浓度为2mmol/L。2.根据权利要求1所述基于银纳米线的透明电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)加入AgNO3乙二醇溶液时的搅拌转速为0～100rpm。3.根据权利要求2所述基于银纳米线的透明电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)加入AgNO3乙二醇溶液时的搅拌转速为60rpm。4.根据权利要求1或2所述基于银纳米线的透明电极的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁洪龙，李志航，姚日晖，李晓庆，袁炜健，史沐杨，周尚雄，卢宽宽，刘贤哲，彭俊彪，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44