一种金属纳米线@离子液体凝胶复合柔性透明电极的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属纳米线@离子液体凝胶复合柔性透明电极的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：1)将金属纳米线分散于溶剂中，均匀搅拌后通过真空自组装制备透明金属纳米线网络，然后转移到聚对苯二甲酸乙二醇酯基底上；2)将步骤1)制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯基底上的透明金属纳米线网络与离子液体预聚液通过配位作用络合；3)在光照或加热或室温条件下将络合的离子液体预聚液在金属纳米线表面交联聚合，得到金属纳米线@离子液体凝胶复合柔性透明电极。本发明专利技术的方法操作简便、易于控制、所需设备简单、能够大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种金属纳米线@离子液体凝胶复合柔性透明电极的制备方法
本专利技术属于电子器件制备与应用领域，具体地，本专利技术涉及一种利用金属纳米线网络与离子液体凝胶复合制备高性能柔性透明电极的方法。
技术介绍
柔性透明电极在电子与光电子产业的发展中占有举足轻重的地位，是制备众多电子与光电子元器件不可缺少的光电功能材料。目前，柔性透明电极主要是在透明有机聚合物基底上通过化学气相沉积、溶胶-凝胶法、真空蒸发沉积等制备导电氧化铟锡(ITO)薄膜(J.A.Lewisetal.Science,323,1590-1593(2009)；R.B.Kaneretal.Science,335,1326-1330(2012)；D.B.Janesetal.NatureNanotech,2,378-384(2007)；Y.Cuietal.NatureNanotech,8,421-425(2013))。但是，ITO面临资源枯竭，制备工艺昂贵等缺点，而且铟有毒性，对环境造成污染。近年来，金属纳米线如银纳米线、铜纳米线等凭借其优异的导电性能，在柔性透明电极制备方面展现了极大的应用前景，得到了研究机构和工业界的广泛关注，有望成为ITO的理想替代品(J.-Y.Leeetal.NanoLett.8,689-692(2008)；J.Lee,etal.Adv.Funct.Mater.23,4171-4176(2013)；J.H.Yooetal.ACSAppl.Mater.Inter.7,15928-15934(2015))。然而，基于金属纳米线的柔性透明电极极易被氧化，长期稳定性差。因此急需发展一种新型柔性透明电极，既能解决ITO资源匮乏、工艺成本高的难题，又能满足长期使用的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种金属纳米线@离子液体凝胶复合柔性透明电极的制备方法。该方法制备的电极的透明度高、方阻低，更重要的是具有优异的长期稳定性。为达到上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种金属纳米线@离子液体凝胶复合柔性透明电极的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：1)将金属纳米线分散于溶剂中，均匀搅拌后通过真空自组装制备透明金属纳米线网络，然后转移到聚对苯二甲酸乙二醇酯基底上；2)将步骤1)制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯基底上的透明金属纳米线网络与离子液体预聚液通过配位作用络合；3)在光照或加热或室温条件下将络合的离子液体预聚液在金属纳米线表面交联聚合，得到金属纳米线@离子液体凝胶复合柔性透明电极。优选地，在步骤1)中，所述的溶剂是水、乙醇、丙酮中的一种或几种。优选地，在所述步骤1)中，所述金属纳米线为银纳米线或铜纳米线。优选地，所述离子液体预聚液包含聚合交联配位功能的离子液体。进一步优选地，所述聚合交联配位功能的离子液体为含双键的离子液体或功能性聚离子液体或含单取代咪唑类阳离子的离子液体或含二腈胺盐阴离子的离子液体；其中，含双键的离子液体为咪唑类离子液体、吡啶类离子液体、季铵盐类离子液体、季磷盐类离子液体、吡咯烷类离子液体、哌啶类离子液体中的一种或多种；功能性聚离子液体为聚(1-乙烯基-3-羧乙基咪唑硝酸盐)、聚(1-乙烯基-3-羟乙基咪唑四氟硼酸盐)、聚(1-乙烯基-3-胺丙基咪唑硝酸盐)、聚(1-乙烯基-3-羧乙基咪唑二腈胺盐)。更进一步优选地，所述咪唑类离子液体为1-乙烯基-3-丁基咪唑二腈胺盐；吡啶类离子液体为N-乙烯基吡啶四氟硼酸盐；季铵盐类离子液体为三丁基乙烯基铵(三氟甲烷磺酰)亚胺盐；季磷盐类离子液体为三丁基乙烯基溴化膦；吡咯烷类离子液体为N-乙烯基-N-甲基吡咯烷溴盐；哌啶类离子液体为N-乙烯基-N-甲基哌啶溴盐。优选地，所述含单取代咪唑类阳离子为N-甲基咪唑硫酸氢盐或N-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐；所述含二腈胺盐阴离子为1-乙烯基-3-丁基咪唑二腈胺盐。本专利技术中，所述离子液体预聚液中还包含引发剂和交联剂，所述引发剂是安息香乙醚、二苯基乙酮、二苯甲酮、过硫酸钾、过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁基、偶氮二异丁腈中的一种或多种；所述交联剂是二甲基丙烯酸乙二醇酯、戊二醛、氯化钙水溶液、二异氰酸酯中的一种或多种。本专利技术通过化学交联的离子液体凝胶网络结构提高复合透明电极的稳定性及透明度。本专利技术步骤1)形成的透明金属纳米线网络具有超亲离子液体的性质，含有配位基团离子液体预聚液通过配位作用在金属纳米线表面形成均一的薄层。本专利技术的金属纳米线@离子液体凝胶复合透明电极的应用，制备的复合柔性透明电极可用于制备柔性显示屏，比如手机、电脑显示器、手表、可视化眼镜等。也可用于制备柔性有机发光二极管、太阳能电池。本专利技术中的所述的步骤2)离子液体预聚液中，离子液体(含双键的离子液体或功能性聚离子液体或含单取代咪唑类阳离子的离子液体或含二腈胺盐阴离子的离子液体)/溶剂(水、乙醇或丙酮)的重量比例是1000/2000-1000/0。本专利技术中所述的步骤2)离子液体预聚液中，引发剂/离子液体(含双键的离子液体或功能性聚离子液体或含单取代咪唑类阳离子的离子液体或含二腈胺盐阴离子的离子液体)的质量比例是1/1000-20/1000。本专利技术中所述的步骤2)离子液体预聚液中，交联剂/离子液体(含双键的离子液体或功能性聚离子液体或含单取代咪唑类阳离子的离子液体或含二腈胺盐阴离子的离子液体)的质量比例是1/1000-50/1000。本专利技术中的所述的光引发波长为250nm-420nm。本专利技术中的所述的加热温度是70-90℃。本专利技术提供的金属纳米线@离子液体凝胶复合透明电极，克服了现有透明电极技术中成本高，工艺复杂，原料稀缺，金属纳米线不稳定等缺点。通过控制金属纳米线悬浮液的浓度，本专利技术可以调节透明电极的厚度，进而调控透明电极的电阻。本专利技术得到的金属纳米线@离子液体凝胶复合透明电极经过长达一年的放置不会损坏或者导电性下降，且经过强酸、强碱、盐以及一小时的紫外光照对其性能无影响，生成的导电层性质稳定。本专利技术的方法操作简便、易于控制、所需设备简单、能够大规模生产，该透明电极尤其适用于制备可视电子设备的屏幕、可穿戴电子设备、柔性有机发光二极管、柔性太阳能电池、有机电致发光面板、薄膜晶体管、有机EL面板。附图说明图1是本专利技术的金属纳米线@离子液体凝胶复合柔性透明电极的结构示意图。具体实施方式以下实施例仅是对本专利技术的技术方案作进一步的说明，而不是对本专利技术的技术方案进行限制。实施例1(1)透明银纳米线网络的制备方法直径约为50nm、长度约为10μm的银纳米线与去离子水以重量比0.42/1000均匀分散。然后通过孔径为0.22μm的尼龙多孔膜，真空自组装得到银纳米线网络薄膜，将此银纳米线网络转移到聚对苯二甲酸乙二醇酯基底上，此银纳米线网络用于下一步制备银纳米线@离子液体凝胶复合透明电极。(2)银纳米线与离子液体预聚液的配位作用将步骤(1)形成的透明银纳米线薄膜浸泡在含1-乙烯基-3-丁基咪唑二腈胺盐、过硫酸钾、二甲基丙烯酸乙二醇酯的水溶液中(1-乙烯基-3-丁基咪唑二腈胺盐/过硫酸钾/二甲基丙烯酸乙二醇酯/水的重量比例是1000/10/40/1000)。保持1h，得到络合离子液体预聚液的银纳米线薄膜。(3)银纳米线@离子液体凝胶复合透明电极的制备将步骤(2)中络合离子液体预聚液的银纳米线薄膜在80℃加热1h本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属纳米线@离子液体凝胶复合柔性透明电极的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：1)将金属纳米线分散于溶剂中，均匀搅拌后通过真空自组装制备透明金属纳米线网络，然后转移到聚对苯二甲酸乙二醇酯基底上；2)将步骤1)制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯基底上的透明金属纳米线网络与离子液体预聚液通过配位作用络合；3)在光照或加热或室温条件下将络合的离子液体预聚液在金属纳米线表面交联聚合，得到金属纳米线@离子液体凝胶复合柔性透明电极。

【技术特征摘要】
1.一种金属纳米线@离子液体凝胶复合柔性透明电极的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：1)将金属纳米线分散于溶剂中，均匀搅拌后通过真空自组装制备透明金属纳米线网络，然后转移到聚对苯二甲酸乙二醇酯基底上；2)将步骤1)制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯基底上的透明金属纳米线网络与离子液体预聚液通过配位作用络合；3)在光照或加热或室温条件下将络合的离子液体预聚液在金属纳米线表面交联聚合，得到金属纳米线@离子液体凝胶复合柔性透明电极。2.根据权利要求1所述的一种金属纳米线@离子液体凝胶复合柔性透明电极的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，所述的溶剂是水、乙醇、丙酮中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种金属纳米线@离子液体凝胶复合柔性透明电极的制备方法，其特征在于，在所述步骤1)中，所述金属纳米线为银纳米线或铜纳米线。4.根据权利要求1所述的一种金属纳米线@离子液体凝胶复合柔性透明电极的制备方法，其特征在于，所述离子液体预聚液包含聚合交联配位功能的离子液体。5.根据权利要求4所述的一种金属纳米线@离子液体凝胶复合柔性透明电极的制备方法，其特征在于，所述聚合交联配位功能的离子液体为含双键的离子液体或功能性聚离子液体或含单取代咪唑类阳离子的离子液体或含二腈胺盐阴离子的离子液体；其中，含双键的离子液体为咪唑类离子液体、吡啶类离子液体、季铵盐类离子液体、季磷盐类离子液体、吡咯烷类离子液体、哌啶类离子液体中的一种或多种；功能性聚离子液体为聚(1-乙烯基-3-羟乙基咪唑硝酸盐)、聚(1-乙烯基-3-羟乙基咪唑四氟硼酸盐)、聚(1-乙烯基-3-胺丙基咪唑硝酸盐)、聚(1-乙烯基-3-羧乙基咪唑二腈胺盐)。6.根据权利要求5所述的一种金属纳米线@离子液体凝胶复合柔性透明电极的制备方法，其特征在于，所述咪唑类离子液体为1-乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪亮，江雷，张锡奇，
申请(专利权)人：北京赛特超润界面科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11