一种管径可控的银纳米管的制备方法技术

一种管径可控的银纳米管的制备方法，首先，通过电纺丝的方法制备出聚合物模板剂；其次，配制好银纳米线生长溶液；再次，将配制好的银纳米线生长溶液和电纺丝得到的聚合物模板剂进行混合，混合均匀后放入反应容器中进行生长；最后，生长完成的产物经过分离、离心并洗涤后分散在N，N‑二甲基甲酰胺（DMF）中，除去聚合物模板剂，即可得到银纳米管，该方法制备的制备的银纳米管具有均一的形貌，且对其管径也可以实现可控调节，此外，本发明专利技术还具有成本低廉、合成效率高等突出的优点。

A Method for Preparing Silver Nanotubes with Controllable Diameter

A method for preparing silver nanotubes with controllable diameter is presented. Firstly, polymer templates are prepared by electrospinning; secondly, silver nanowires growth solution is prepared; thirdly, silver nanowires growth solution and polymer template obtained by electrospinning are mixed and evenly mixed, and then grown in reaction vessel; finally, the products are grown through the process of electrospinning. Silver nanotubes can be obtained by separating, centrifuging and washing them and dispersing them in N, N-dimethylformamide (DMF), removing polymer template. The silver nanotubes prepared by this method have uniform morphology and controllable diameter adjustment. In addition, the invention also has the advantages of low cost and high synthesis efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种管径可控的银纳米管的制备方法
本专利技术涉及新型功能纳米材料的制备领域，具体涉及一种管径可控的银纳米管的制备方法。
技术介绍
一维纳米材料是指在空间中有两个维度处于纳米尺度范围的纳米材料，目前，常见的一维纳米材料包括纳米线、纳米管、纳米棒和纳米带等。与块体材料相比，一维纳米材料由于其具有优良的尺寸效应，表现出异于常规材料的许多特殊性能，以贵金属一维纳米材料为例，当其直径不断减小，当达到某一临界值时，贵金属由导体转变为半导体再为绝缘体，因此，贵金属一维纳米材料是目前的一大研究热点。以金属银、金、铂、钯为代表的贵金属一维纳米材料都具有一定的研究进展，尤其是银纳米材料，由于其独特的物理化学性能，在显示器、触摸设备、偏光器件、太阳能光伏以及OLED等光电领域具有广阔的应用前景。不同形貌的纳米材料与其应用有着密切的关系，因此，研究人员通过各种方式以期实现对一维银纳米材料的可控制备，对于一维银纳米管的研究，由于其生长方式不同于实心的纳米线或纳米棒，对其可控合成一直是本领域的一大难题。中国专利CN108274018公开了一种以铜纳米线为模板制备银纳米管的方法，这种方法以铜纳米线为模板，以硝酸盐为银源进行化学镀银，退火过程后采用刻蚀溶液除去模板剂，就可以得到银纳米管。这种方法虽然实现了银纳米管的制备，但其使用了昂贵的铜纳米线为模板剂，且制备过程中还引入了三乙烯四胺这种高成本的有机胺物质，这也不利于后续的处理。加拿大专利CA2531175公开了一种贵金属纳米管的制备方法，其中就包含了银纳米管的制备，其以复合表面活性剂为基础，实现了贵金属纳米管的制备，但是通过这种方法得到的纳米管尺寸和均一性均不能满足实际需要。此外，清华大学研究团队以“Shape-controlledsynthesisofsilvernanostructures”为题发表了研究论文中，指出在直流电场的作用下，以RbAg4I5薄膜为固态电解质，成功实现了银纳米线、纳米管和纳米颗粒的制备，虽然这种方法也可以实现银纳米管的制备，但其在实际应用中并没有太大的意义，很难实现大规模制备。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种简单、可靠的银纳米管的制备方法，制备的银纳米管具有均一的形貌，且对其管径也可以实现可控调节，此外，本专利技术还具有成本低廉、合成效率高等突出的优点。本专利技术的目的是这样实现的：一种管径可控的银纳米管的制备方法，首先，通过电纺丝的方法制备出聚合物模板剂；其次，配制好银纳米线生长溶液；再次，将配制好的银纳米线生长溶液和电纺丝得到的聚合物模板剂进行混合，混合均匀后放入反应容器中进行进行生长；最后，生长完成的产物经过洗涤、离心分离后分散在N，N-二甲基甲酰胺（DMF）中，除去聚合物模板剂，即可得到银纳米管。进一步的，通过调节电纺丝喷头的直径，可以实现对聚合物模板剂直径的控制，进而间接实现对银纳米管管径的控制。进一步的，所述通过电纺丝的方法制备出聚合物模板剂，具体过程为：首先，将聚丙烯腈（PAN）溶解在DMF中，得到电纺丝溶液；其次，调整电纺丝设备，使用铝网为收集器；最后，经过一定时间的电纺丝后，收集产物聚合物模板剂，其中，电纺丝设备的电压为10-15KV，流速为0.1-0.5mL/h，喷头与收集器之间的距离为5-15cm。进一步的，所述的银纳米线生长溶液为将银源硝酸银溶解在多元醇乙二醇和丙三醇的混合溶液中，之后，向得到的橙黄色混合溶液中加入适量的生长调节剂聚乙烯吡咯烷酮和溴化钠的水溶液，以500-1000rpm的转速进行5-10min的搅拌即可，原料的配制过程均是在遮光条件下进行。进一步的，所述的硝酸银与乙二醇和丙三醇的质量体积比为1:40-100；所述的乙二醇和丙三醇的体积比为1:1-2；溴化钠水溶液的质量浓度为5-10%。进一步的，将聚合物模板剂和银纳米线生长溶液混合均匀，并使用细胞破碎机进行均质化处理，之后，将处理后的混合溶液放入反应釜中在140-180℃下进行溶剂热反应，使银晶核沿着PAN纳米线异质成核生长，得到银纳米线包裹的PAN核壳结构。进一步的，将得到的银纳米线包裹的PAN核壳结构从生长母液中分离、离心并洗涤后，将其置于DMF溶液中，除去核壳结构中的核，即可得到最终的产物银纳米管。与现有技术相比，本专利技术取得的有益技术效果：1）通过一种简单的方式，实现了低成本制备高质量银纳米管的制备；2）对于银纳米管的管径可以实现连续可控的调节，满足不同场合的要求；3）不会引入有机胺类物质，对环境的损害小，利于大规模生产。附图说明图1实施例1制备得到的银纳米管的高倍扫描电子照片；图2实施例1制备得到的银纳米管的低倍扫描电子照片；图3本申请电纺丝得到的PAN纤维的扫描电子照片。具体实施例下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例11）取1.0g聚丙烯腈通过机械搅拌溶于12mL的N,N-二甲基甲酰胺中，作为电纺丝溶液；将配制均匀的电纺丝溶液转移到10mL的注射器内进行电纺；其中，电压为10KV，流速设定为0.2mL/h，喷头与铝网收集器之间的距离为10cm，经过一定时间的纺丝后，即可得到聚丙烯腈纤维薄膜，使用镊子将其从铝网上分离；2）在遮光的60℃下，取0.5g的硝酸银加入到40mL按体积比1:1混合均匀的乙二醇和丙三醇的混合溶液中，待硝酸银完全溶解后得到橙黄色的混合溶液，再向其中继续加入1.0g的PVP搅拌均匀，之后加入0.5mL质量浓度为5%的溴化钠水溶液，直至完全分散均匀即可；3）将步骤1）中的PAN纤维和步骤2）中的银纳米线生长溶液混合均匀，使用超声波细胞破碎机对其进行破碎混合处理，之后将处理后的混合溶液转入反应釜中在160℃下反应6h；反应结束后，对产物进行分离、离心并洗涤后，将其置于DMF溶液中，溶解除去PAN纤维，即可得到最终的产物银纳米管。实施例21）取0.5g聚丙烯腈通过机械搅拌溶于10mL的N,N-二甲基甲酰胺中，作为电纺丝溶液；将配制均匀的电纺丝溶液转移到10mL的注射器内进行电纺；其中，电压为10KV，流速设定为0.3mL/h，喷头与铝网收集器之间的距离为15cm，经过一定时间的纺丝后，即可得到聚丙烯腈纤维薄膜，使用镊子将其从铝网上分离；2）在遮光的60℃下，取0.5g的硝酸银加入到40mL按体积比1:1混合均匀的乙二醇和丙三醇的混合溶液中，待硝酸银完全溶解后得到橙黄色的混合溶液，再向其中继续加入1.0g的PVP搅拌均匀，之后加入0.5mL质量浓度为5%的溴化钠水溶液，直至完全分散均匀即可；3）将步骤1）中的PAN纤维和步骤2）中的银纳米线生长溶液混合均匀，使用超声波细胞破碎机对其进行破碎混合处理，之后将处理后的混合溶液转入反应釜中在160℃下反应6h；反应结束后，对产物进行分离、离心并洗涤后，将其置于DMF溶液中，溶解除去PAN纤维，即可得到最终的产物银纳米管。实施例31）取1.0g聚丙烯腈通过机械搅拌溶于12mL的N,N-二甲基甲酰胺中，作为电纺丝溶液；将配制均匀的电纺丝溶液转移到10mL的注射器内进行电纺；其中，电压为12KV，流速设定为0.1mL/h，喷头与铝网收集器之间的距离为10cm，经过一定时间的纺丝后，即可得到聚丙烯腈纤维薄膜，使用镊子将其从铝网上分离；2）在遮光的60℃下，取0.5g的硝酸银加入到40mL按体积本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管径可控的银纳米管的制备方法，其特征在于：所述方法包括：首先，通过电纺丝的方法制备出聚合物模板剂；其次，配制好银纳米线生长溶液；再次，将配制好的银纳米线生长溶液和电纺丝得到的聚合物模板剂进行混合，混合均匀后放入反应容器中进行生长；最后，生长完成的产物经过分离、离心并洗涤后分散在N，N‑二甲基甲酰胺（DMF）中，除去聚合物模板剂，即可得到银纳米管。

【技术特征摘要】
1.一种管径可控的银纳米管的制备方法，其特征在于：所述方法包括：首先，通过电纺丝的方法制备出聚合物模板剂；其次，配制好银纳米线生长溶液；再次，将配制好的银纳米线生长溶液和电纺丝得到的聚合物模板剂进行混合，混合均匀后放入反应容器中进行生长；最后，生长完成的产物经过分离、离心并洗涤后分散在N，N-二甲基甲酰胺（DMF）中，除去聚合物模板剂，即可得到银纳米管。2.根据权利要求1所述的一种管径可控的银纳米管的制备方法，其特征在于：通过调节电纺丝喷头的直径，可以实现对聚合物模板剂直径的控制，进而间接实现对银纳米管管径的控制。3.根据权利要求1所述的一种管径可控的银纳米管的制备方法，其特征在于：所述通过电纺丝的方法制备出聚合物模板剂，具体过程为：首先，将聚丙烯腈（PAN）溶解在DMF中，得到电纺丝溶液；其次，调整电纺丝设备，使用铝网为收集器；最后，经过一定时间的电纺丝后，收集产物聚合物模板剂，其中，电纺丝设备的电压为10-15KV，流速为0.1-0.5mL/h，喷头与收集器之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子韩，吕振瑞，张亮，
申请(专利权)人：王子韩，
类型：发明
国别省市：安徽,34