一种银纳米线的低温制备方法技术

本发明专利技术公开了一种银纳米线的低温制备方法，包括如下步骤：将银盐前驱体溶于水中，并加入氨水，形成溶液A；将还原剂溶于水中，形成溶液B；将模板剂溶于水中，形成溶液C；将溶液A和溶液B分别由超重力反应器的进液口加入到超重力反应器中，在超重力反应器的填料层中混合并发生反应，反应后生成的含有银纳米晶核的分散液D由超重力反应器的出料口排出；将溶液C与分散液D在搅拌釜反应器中充分混合进行水热反应，得到银纳米线原液；将银纳米线原液洗涤后，加入助剂分散于液相介质中得到银纳米线分散液。通过本发明专利技术方法制备的银纳米线平均直径≦40nm，长径比≧600，且长度均一；以水为溶剂且水热温度低于100℃，易于安全操作。

A low temperature preparation method of silver nanowires

【技术实现步骤摘要】
一种银纳米线的低温制备方法
本专利技术涉及纳米材料的制备
，尤其是涉及一种银纳米线的低温制备方法。
技术介绍
一维纳米材料如纳米线、纳米纤维、纳米棒等等，表现出来了独特的光学、电学、磁学等物理性能及化学性能，近年来被广泛的应用于纳米电子器件、纳米激光器、纳米化学和生物传感器、纳米探针、纳米复合材料等方面。银纳米线作为一种新型的一维纳米材料，除了具有表面活性高、催化性能优良等特点外，还具有优良的导电性，可以制备出具有优良导电性和透光性的透明导电薄膜电极，用于柔性显示，可用于替代昂贵的ITO。目前，银纳米线的制备方法较多，主要有模板法、多元醇法、水热法等。模板法可以严格控制银纳米线的形貌，但其尺寸、形貌受模板影响，制备过程复杂，产量低，难以高效地合成银纳米线，无法大规模生产。多元醇法以多元醇为溶剂，在聚乙烯吡咯烷酮的作用下生成银纳米线，但该方法存在反应温度高，原料成本高的缺点。水热法以水为溶剂，在模板剂的作用下还原银盐生成银纳米线。对比其他方法，水热法反应温度低，且不使用有机溶剂，具有能耗低、成本低、工艺简单的优点，但水热法也存在不足，水热法制备的银纳米线存在长径比不均一的缺点。因此需要改进制备工艺条件，得到长径比均一的银纳米线。中国专利CN103203468A公开了一种银纳米线的制备方法，该方法包括如下步骤：1)取表面活性剂、含卤无机盐、还原性糖及水混合，经搅拌或超声溶解，得混合溶液A；2)取明胶和水混合，超声溶解均匀，再加入银盐前驱体，经搅拌或震荡溶解均匀，得混合溶液B；将混合溶液A与混合溶液B混合，搅拌均匀，再转至反应釜中，然后封闭反应釜加热至50-300℃，并保持30-1000分钟，得银纳米线原液；4)用由水和乙醇组成的混合溶剂稀释银纳米线原液，并进行脱表面活性剂、脱盐处理，得银纳米线浓缩液；5)对银纳米线浓缩进行干燥，即得银纳米线粉体产品。该方法不使用有机溶剂，绿色环保；且该方法工艺简单，操作方便，重复性好。但是，通过该专利方法制得的银纳米线，当反应温度小于100℃时，通常直径≧50纳米，长径比≦600且不均一。
技术实现思路
本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种银纳米线的低温制备方法。通过该方法可以制备出平均直径≦40nm，长径比≧600且长度均一的银纳米线。本专利技术中的术语“低温”是指温度≦100℃。为解决上述第一个技术问题，专利技术采用如下的技术方案：一种银纳米线的低温制备方法，包括如下步骤：S1、将银盐前驱体溶于水中，并加入氨水，形成溶液A；将还原剂溶于水中，形成溶液B；将模板剂溶于水中，形成溶液C；S2、将溶液A和溶液B分别由超重力反应器的进液口加入到超重力反应器中，在超重力反应器的填料层中混合并发生反应，反应后生成的含有银纳米晶核的分散液D由超重力反应器的出料口排出；S3、将溶液C与分散液D在搅拌釜反应器中充分混合进行水热反应，得到银纳米线原液；S4、将银纳米线原液洗涤后，加入助剂分散于液相介质中得到银纳米线分散液。作为技术方案的进一步改进，步骤S1中，所述银盐前驱体包括硝酸银、亚硝酸银、氰化银、硫酸银、高氯酸银、氯化银、硫化银、溴化银、碘化银、醋酸银中的一种或多种。优选地，步骤S1中，所述银盐前驱体浓度为0.01mmol/L-0.2mmol/L。优选的，步骤S1中，所述溶液A的pH为8-12。优选的，步骤S1中，所述还原剂包括葡萄糖、硼氢化钠、柠檬酸钠、乙二酸、抗坏血酸中的一种或多种；所述还原剂在溶液B中的浓度为0.01mol/L-0.5mol/L。优选的，步骤S1中，所述模板剂包括聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、聚环氧乙烷(PEO)、十二胺(C12H27N)、十八胺(C18H39N)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基二甲基苄基氯化铵(C21H38ClN)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)中的一种或多种；所述模板剂在溶液C中的浓度为0.01mol/L-1mol/L。优选的，步骤S1中，所述模板剂与银盐前驱体的摩尔比为1:1-20:1。作为技术方案的进一步改进，步骤S2中，所述超重力反应器的转速为500rpm-2500rpm，反应温度为20℃-100℃，反应时间为0min-5min。优选的，步骤S2中，所述银纳米晶核尺寸为0.1nm-10nm。作为技术方案的进一步改进，步骤S3中，搅拌釜反应器的水热反应温度为40℃-100℃，反应时间为1h-10h。作为技术方案的进一步改进，步骤S4中，所述洗涤是指用水和乙醇各洗涤3-5次。优选的，步骤S4中，所述助剂包括无机酸、无机碱、无机盐、小分子有机酸、小分子有机碱、有机两性分子、表面活性剂、增塑剂、消泡剂中的一种或多种；所述液相介质包括水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、环戊烷、己烷、环己烷、庚烷、环庚烷、辛烷、环辛烷、苯、甲苯、二甲苯、二甲基亚砜、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、松油醇、环己酮中的一种或多种。优选的，所述助剂在银纳米线分散液中的比例为1-30wt％本专利技术所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。如无特殊说明，本专利技术中的各原料均可通过市售购买获得，本专利技术中所用的设备可采用所属领域中的常规设备或参照所属领域的现有技术进行。与现有技术相比较，本专利技术具有如下有益效果：1)制备的银纳米线平均直径≦40nm，长径比≧600，且长度均一；2)本专利技术以水为溶剂，且水热温度低于100℃，易于安全操作；3)制备过程能耗低、成本低、工艺简单，适合大规模化制备银纳米线。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的说明图1为实施例1超重力反应器装置构造图。图2为实施例1制备得到的银纳米晶核的TEM照片。图3为实施例1制备得到的银纳米线X射线衍射光谱图。图4为实施例1制备得到的银纳米线的SEM照片。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例对本专利技术做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。本专利技术中的超重力反应器为现有技术，图1为内循环超重力旋转床(参见CN201260790)示意图，各个部件名称为：1.进料口；2.填料层；3.腔体；4.出料口；5.转子；6.洗涤口；7.排气口；8.控温夹套；9.排气口；10.液体提升器；11.出料口开关。它包括一个内循环RPB的腔体，腔体的进料口位于腔体的顶部，出料口位于腔体的底部，腔体壳体带有控温夹套，腔体内设由含填料层的转子与液体提升器相连。本专利技术一种银纳米线的低温制备方法，包括如下步骤：S1、将银盐前驱体溶于水中，并加入氨水，形成溶液A；将还原剂溶于水中，形成溶液B；将模板剂溶于水中，形成溶液C；S2、将溶液A和溶液B分别由超重力反应器的进液口加入到超重力反应器中，在超重力反应器的填料层中混合并发生反应，反应后生成的含有银纳米晶核的分散液D由超重力反应器的出料口排出；S3、将溶液C与分散液D在搅拌釜反应器中充分混合进行水热反应，得到银纳米线原液；S4、将银纳米线原液洗涤后，加入助剂分散于液相介质中得到银纳米线分散液。在本专利技术某些实施例中，步骤S1中，所述银盐前驱体包括硝酸银、亚硝酸银、氰化银、硫酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种银纳米线的低温制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将银盐前驱体溶于水中，并加入氨水，形成溶液A；将还原剂溶于水中，形成溶液B；将模板剂溶于水中，形成溶液C；S2、将溶液A和溶液B分别由超重力反应器的进液口加入到超重力反应器中，在超重力反应器的填料层中混合并发生反应，反应后生成的含有银纳米晶核的分散液D由超重力反应器的出料口排出；S3、将溶液C与分散液D在搅拌釜反应器中充分混合进行水热反应，得到银纳米线原液；S4、将银纳米线原液洗涤后，加入助剂分散于液相介质中得到银纳米线分散液。

【技术特征摘要】
1.一种银纳米线的低温制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将银盐前驱体溶于水中，并加入氨水，形成溶液A；将还原剂溶于水中，形成溶液B；将模板剂溶于水中，形成溶液C；S2、将溶液A和溶液B分别由超重力反应器的进液口加入到超重力反应器中，在超重力反应器的填料层中混合并发生反应，反应后生成的含有银纳米晶核的分散液D由超重力反应器的出料口排出；S3、将溶液C与分散液D在搅拌釜反应器中充分混合进行水热反应，得到银纳米线原液；S4、将银纳米线原液洗涤后，加入助剂分散于液相介质中得到银纳米线分散液。2.根据权利要求1所述银纳米线的低温制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述银盐前驱体包括硝酸银、亚硝酸银、氰化银、硫酸银、高氯酸银、氯化银、硫化银、溴化银、碘化银、醋酸银中的一种或多种。3.根据权利要求1所述银纳米线的低温制备方法，其特征在于：，步骤S1中，所述银盐前驱体浓度为0.01-0.2mmol/L、或0.05-0.2mmol/L、或0.1-0.2mmol/L、或0.15-0.2mmol/L。4.根据权利要求1所述银纳米线的低温制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述溶液A的pH为8-12。5.根据权利要求1所述银纳米线的低温制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述还原剂包括葡萄糖、硼氢化钠、柠檬酸钠、乙二酸、抗坏血酸中的一种或多种；所述还原剂在溶液B中的浓度为0.01mol/L-0.5mol/L。6.根据权利要求1所述银纳米线的低温制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述模板剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、十二胺、十八胺、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种；所述模板剂在溶液C中的浓度为0.01mol/L-1mol/L。7.根据权利要求1所述银纳米线的低温制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述模板剂与银盐前驱体的摩尔比为1:1-20:1、或1:1-18:1、或1:1-16:1、或1:1-14:1、或1:1-12:1、或1:1-10:1、或1:1-8:1、或1:1-6:1、或1:1-4:1、或1:1-2:1、或5:1-18:1、或5:1-16:1、或5:1-14:1、或5:1-12:1、或5:1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾晓飞，孟祥祯，鲍俊，王洁欣，陈建峰，
申请(专利权)人：北京化工大学，敦颐纳米科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11