一种纳米银线及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种纳米银线及其制备方法与应用。本发明专利技术公开了一种纳米银线，该纳米银线具有高长径比、高电导率、良好的均匀度，应用在导电材料中有利于提高导电材料的力学性能，降低渗滤阈值，相同性能要求下可减少纳米银线的用量，降低成本；此外，本发明专利技术提供的纳米银线可以释放银离子并产生活性氧，具有优异的抗菌活性。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米银线及其制备方法与应用
本专利技术涉及纳米材料
，尤其涉及一种纳米银线及其制备方法与应用。
技术介绍
银(Ag)是导电性最好的金属元素，游离的银离子(Ag+)还具有杀菌功能，纳米级的银线既具有优良导电性，又有很好的杀菌效果。高长径比的纳米银线在低添加量下可以搭建导电网络，可用于导电膏、导电涂料等，可应用于电气连接和防辐射涂层或织物。Ag+缓释杀菌抗菌机理是指在其使用过程中，银单质缓慢释放出Ag+，因为Ag+在很低浓度下即可破坏细菌细胞膜或强烈地与细菌体中酶蛋白的疏基结合，降低微生物的酶活性，具有抗菌作用。因而通过缓释Ag+，银线可发挥特久的抗菌效果，利用其杀菌能力可用于杀菌口罩。制备纳米银线的方法有水热法、醇还原法、模板法等。水热法一般在高温高压环境中，利用还原剂将银还原为银单质。醇还原法以一元醇、二元醇或多元醇，在反应中生成醛，对银离子进行还原得到纳米银线，这两种方法一般都需要加入一定量的表面活性剂，防止纳米银发生团聚。模板法是在一定的模板上负载银，将模板去除后得到纳米银线，步骤相对复杂。其中醇还原法制备银线的条件相对温和、安全、经济。虽然已经有一些关于醇还原法制备纳米银线的报道，但是制备的纳米银线长径比低，应用性能较差。
技术实现思路
本专利技术提供了一种纳米银线及其制备方法与应用，解决了现有的纳米银线长径比低的问题。其具体技术方案如下：本专利技术提供了一种纳米银线，所述纳米银线的平均直径为95-400nm，优选为95～350nm，更优选为95～100nm，长径比为(30-800)：1，优选为(300-800)：1。所述纳米银线的直径为90～500nm。本专利技术提供的纳米银线的具有高长径比、高电导率以及抗菌活性。本专利技术还提供了纳米银线的制备方法，包括以下步骤：加热溶剂，向加热后的溶剂中依次加入多价金属可溶性盐溶液、可溶性银盐溶液，再加入聚乙烯吡咯烷酮溶液进行反应，得到纳米银线；所述溶剂为加热后具有还原性的溶剂；所述多价金属可溶性盐选自氯化铜、溴化酮和氯化铁中的一种或两种以上。本专利技术提供的纳米银线的制备方法中加热的溶剂在加热后具有还原性，使得可溶性银盐溶液中的银离子还原为银单质。多价金属可溶性盐溶液中的多价金属离子可以除去溶解中的溶解氧，阴离子可以与银离子形成晶核沉淀。本专利技术提供的纳米银线的制备方法中，首先对溶剂进行加热，优选采用油浴锅进行加热，优选加热至150～180℃保温10-90min，更优选加热至160℃保温60min；所述溶剂包括1,2-乙二醇、1,3-丙二醇和乙二醇中的一种或两种以上，优选为乙二醇，乙二醇高温下可以产生带醛基的产物醛，具有还原性。接着，向加热后的溶剂中优选通入氮气或惰性气体，以排出氧气。接着，向加热处理和除氧处理后的溶剂中加入多价金属可溶性盐溶液，优选保温0-60min，更优选保温10min。接着，向上述溶液中加入银的可溶性盐溶液优选保温1-30min，优选为10min；所述银的可溶性盐为硝酸银，AgNO3比较稳定，溶解度高，毒性低。接着，向上述溶液中优选以滴加的方式加入聚乙烯吡咯烷酮溶液进行反应；所述聚乙烯吡咯烷酮溶液滴加的速率为10-200mL/h，优选为45mL/h；所述反应的温度为150～180℃，所述反应的时间为30-60min，优选在160℃下反应60min；所述聚乙烯吡咯烷酮溶液配制的方法具体为：在搅拌的状态下，向溶剂中加入聚乙烯吡咯烷酮，直至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解；所述搅拌的速率为1500-2000r/min。本专利技术优选采用滴加的方式向溶剂中加入聚乙烯吡咯烷酮，使制得的纳米银线的均匀度较好。本专利技术中，聚乙烯吡咯烷酮可以对银单质各晶面选择性吸附。所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为10000～1300000，优选为10000、58000或1300000，更优选为58000，该分子量的聚乙烯吡咯烷酮制得的纳米银线的均匀度较好。本专利技术中，聚乙烯吡咯烷酮作为导向剂及分散剂，能够稳定制备出长径比的超长纳米银线。本专利技术中，所述多价金属可溶性盐溶液、可溶性银盐溶液和聚乙烯吡咯烷酮溶液的溶剂包括1,2-乙二醇、1,3-丙二醇和乙二醇中的一种或两种以上。本专利技术中，所述多价金属可溶性盐溶液的浓度为8×10-3mol/L；所述可溶性银盐溶液的浓度为0.2mol/L；所述聚乙烯吡咯烷酮溶液的浓度为0.067g/mL；所述多价金属可溶性盐溶液、可溶性银盐溶液、聚乙烯吡咯烷酮溶液的体积比为(0.05-0.6)：(15-20)：(15-20)，优选为0.2：15：15。本专利技术得到所述纳米银线前，还包括：对纳米银线进行分离提纯；所述分离提纯具体为：将反应液冷却至室温，采用无水乙醇或丙酮稀释反应液，然后离心、洗涤，得到纳米银线。本专利技术还提供了上述纳米银线在导电材料和/或抑菌产品中的应用。本专利技术中，纳米银线具有高电导率，因此，纳米银线可以应用在导电材料中，例如：导电膏、导电透明薄膜。本专利技术纳米银线具有释放银离子及产生活性氧，具有良好的杀菌功能，可以应用在抑菌产品中，例如：抗菌口罩。本专利技术还提供了一种导电膏，按重量份数计，包括：导电填充物1-5份；环氧树脂固化剂40-50份；环氧树脂40-50份；添加剂0-5份；所述导电填充物为上述技术方案的纳米银线。优选地，导电填充物2份；环氧树脂固化剂10份；环氧树脂40份；添加剂0份。所述环氧树脂固化剂选自甲基四氢苯酐、低分子聚酰胺或芳族多元胺；所述环氧树脂为环氧树脂E51和/或环氧树脂E44。本专利技术中，所述添加剂包括：抗氧化剂、附着力助剂和稀释剂中的一种或两种以上。所述抗氧化剂、附着力助剂和稀释剂均为本领域常规的试剂，本专利技术不做具体限定。本专利技术第一种导电膏的制备具体包括以下步骤：将纳米银线和环氧树脂固化剂搅拌均匀，再加入环氧树脂搅拌均匀，再加入添加剂混合，得到导电膏。本专利技术还提供了另一种自固化柔性导电膏，按重量份数计，包括：导电填料2～10份；环氧树脂40～50份；聚酰胺40～50份；所述导电填料为上述纳米银线。优选地，导电填料4份；环氧树脂48份；聚酰胺48份。本专利技术中，所述环氧树脂为环氧树脂E51和/或环氧树脂E44；所述聚酰胺为聚酰胺PA650。本专利技术中，大长径比的纳米银线的高电导率使得其在作为导电膏填料时具有较低的渗滤阈值，大大节省导电膏的填料使用量及提高导电膏的力学性能。从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：本专利技术提供了一种纳米银线，该纳米银线具有高长径比、高电导率、良好的均匀度，应用在导电材料中有利于提高导电材料的力学性能，降低渗滤阈值，相同性能要求下可减少纳米银线的用量，降低成本；此外，本专利技术提供的纳米银线可以释放银离子并产生活性氧，具有优异的抗菌活性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米银线，其特征在于，所述纳米银线的平均直径为95-400nm，长径比为(30-800)：1。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米银线，其特征在于，所述纳米银线的平均直径为95-400nm，长径比为(30-800)：1。


2.权利要求1所述的纳米银线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
加热溶剂，向加热后的溶剂中依次加入多价金属可溶性盐溶液、可溶性银盐溶液，再加入聚乙烯吡咯烷酮溶液进行反应，得到纳米银线；
所述溶剂为加热后具有还原性的溶剂；
所述多价金属可溶性盐选自氯化铜、溴化酮和氯化铁中的一种或两种以上。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性银盐为硝酸银。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括1,2-乙二醇、1,3-丙二醇和乙二醇中的一种或两种以上；
所述多价金属可溶性盐溶液、可溶性银盐溶液和聚乙烯吡咯烷酮溶液的溶剂均选自1,2-乙二醇、1,3-丙二醇和乙二醇中的一种或两种以上。


5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述多价金属可溶性盐溶液的...

【专利技术属性】
技术研发人员：余倩，杨俊松，郝志峰，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44