一种银金核壳纳米线掺杂的凝胶薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种银金核壳纳米线掺杂的凝胶薄膜及其制备和应用。制备方法采用下述步骤：1)制备银纳米线；2)以银纳米线为模板制备银金核壳纳米线；3)在此基础上继续制备Ag@Au

【技术实现步骤摘要】
一种银金核壳纳米线掺杂的凝胶薄膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种银金核壳纳米线掺杂的的凝胶薄膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]凝胶是由聚合物和溶剂组成的三维聚合物网络系统，有着良好的生物相容性、自愈合性、自粘性等特性，具有广泛的应用价值；而其中导电凝胶由于其在柔性电子、传感器等方面的潜力，近年来引起了广泛的关注，基于各种导电原理的导电凝胶都开展了大量的研究，并取得了巨大的进展。在众多导电凝胶中，基于金属材料的导电凝胶因为其高导电性、易制备而应用广泛，而银纳米线作为导电凝胶中常用的金属纳米材料之一，具有出色的电导率、超高拉伸性和感应灵敏度。当均匀掺杂银纳米线的凝胶被拉伸时，能量可以在均匀分布的银纳米线上耗散，减少内部应力从而提高材料的力学性能。
[0003]然而，由于银纳米线分散性较差，与聚合物基质不相容，易发生团簇现象，在拉伸凝胶时，应力集中分布在聚集的纳米银线上，如此，加剧了其性质失效进程，同时，银纳米线由于其表面容易被氧化导致导电性降低，也降低了器件的长期使用寿命。
[0004]鉴于此，有必要设计一款新的凝胶以弥补现有凝胶的不足。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决银纳米线掺杂导电聚合物在成型时容易在聚合物基质中团簇及容易被氧化的问题，而提供了一种银金核壳纳米线掺杂的凝胶薄膜及其制备方法和应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术所提供的技术解决方案是：
[0007]一种银金聚3,4/>‑
乙烯二氧噻吩纳米线(Ag@Au
‑
PEDOT Nanowires,Ag@Au
‑
PEDOT NWs)，其特殊之处在于：由内向外包括芯层、中间层以及外涂层；
[0008]所述芯层为银纳米线(Silver Nano wires，AgNWs)，所述AgNWs的长径比为300
‑
374∶1
‑
2；
[0009]所述中间层为金(Gold，Au)，厚度为120
‑
150nm；
[0010]所述外涂层为聚3,4
‑
乙烯二氧噻吩(Poly(3,4
‑
ethylenedioxythiophene)，PEDOT)，厚度为85
‑
95nm。
[0011]上述Ag@Au
‑
PEDOT纳米线的制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0012]1)制备银金核壳纳米线(Ag@Au Nanowires,Ag@Au NWs)
[0013]2)将步骤1)制备的Ag@Au NWs分散在超纯水与甲醇体积比为8.9
‑
9.1∶0.9
‑
1.1(优选9∶1)的溶液中，并超声4
‑
8min(优选5min)；
[0014]3)向步骤2)超声后的溶液中添加3,4
‑
乙烯二氧噻吩中并超声7
‑
13min(优选10min)；
[0015]4)将步骤3)超声后的溶液加热到48
‑
52℃(优选50℃)后，添加氯化铁溶液进行反
应，得到Ag@Au
‑
PEDOT纳米线。氯化铁溶液与步骤3)超声后的溶液体积比为4.8
‑
5.2∶46.59
‑
46.66，其中氯化铁溶液的物质的量浓度为0.076
‑
0.079mol/L；在此，氯化铁充当氧化聚合的氧化剂，制备PEDOT使其附着包裹在银金核壳纳米线表面。
[0016]进一步地，步骤1)具体为：
[0017]1.1)将氯化钠、硝酸铁、聚乙烯吡咯烷酮、硝酸银分别溶解在乙二醇中，配置四种原料溶液；
[0018]其中，氯化钠、硝酸铁、聚乙烯吡咯烷酮、硝酸银的质量比为250
‑
260∶80
‑
82∶1040
‑
1060∶1040
‑
1060；
[0019]较优范围，氯化钠、硝酸铁、聚乙烯吡咯烷酮、硝酸银的质量比为256
‑
258∶80
‑
82∶1049
‑
1051∶1049
‑
1051，相应溶于体积比例范围为19
‑
20∶9
‑
11∶24
‑
26∶24
‑
26的乙二醇中进行配制；质量的单位为mg，体积的单位为mL；优选地，氯化钠、硝酸铁、聚乙烯吡咯烷酮、硝酸银的质量比为257∶81∶1050∶1050；
[0020]1.2)将步骤1.1)配置的四种原料溶液加入预热至138
‑
142℃(优选140℃)的乙二醇中进行反应；
[0021]1.3)待反应结束后，用丙酮和超纯水依次清洗反应物，得到AgNWs；
[0022]1.4)将四氯金酸溶液、氢氧化钠、亚硫酸钠加入超纯水中混合，配置生长溶液A，并静置11.8
‑
12.3h(优选12h)；
[0023]将步骤1.3)制备的AgNWs、聚乙烯吡咯烷酮、氢氧化钠、抗坏血酸、以及亚硫酸钠混合，配置生长溶液B；
[0024]其中，四氯金酸溶液的物质的量浓度为73
‑
75nmol/L；
[0025]四氯金酸溶液、氢氧化钠、硫酸钠、纯水的质量比范围为2.48
‑
2.55∶1.67
‑
1.69∶3.2
‑
3.4∶3.9
‑
4.1，其中，氢氧化钠、硫酸钠、纯水的质量单位是g，四氯金酸溶液的质量单位是mg；
[0026]AgNWs、聚乙烯吡咯烷酮、氢氧化钠、抗坏血酸、亚硫酸钠的质量比为2.45
‑
2.55∶91.5
‑
92.4∶6.95
‑
7.03∶30.75
‑
30.83∶1.08
‑
1.12；
[0027]1.5)将生长溶液A与生长溶液B按体积比277.9
‑
279.8∶120.8
‑
121.5混合进行反应；
[0028]1.6)待反应结束后用乙醇清洗，得到银金核壳纳米线。
[0029]进一步地，所述Ag@Au NWs与3,4
‑
乙烯二氧噻吩的质量比为19.8
‑
20.1∶19.9
‑
20.1，优选1∶1。
[0030]上述Ag@Au
‑
PEDOT纳米线在制备凝胶薄膜上的应用。
[0031]本专利技术还提供了一种凝胶薄膜Ag@Au
‑
PEDOT/p(SS
‑
co
‑
DMA)，其特殊之处在于：其内部掺杂前述的Ag@Au<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ag@Au
‑
PEDOT纳米线，其特征在于：由内向外包括芯层、中间层以及外涂层；所述芯层为AgNWs，所述AgNWs的长径比为300
‑
374∶1
‑
2；所述中间层为Au，厚度为120
‑
150nm；所述外涂层为PEDOT，厚度为85
‑
95nm。2.权利要求1所述Ag@Au
‑
PEDOT纳米线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备Ag@Au NWs2)将步骤1)制备的Ag@Au NWs分散在超纯水与甲醇体积比为8.9
‑
9.1∶0.9
‑
1.1的溶液中，并超声4
‑
8min；3)向步骤2)超声后的溶液中添加3,4
‑
乙烯二氧噻吩中并超声7
‑
13min；4)将步骤3)超声后的溶液加热到48
‑
52℃后，添加氯化铁溶液进行反应，得到Ag@Au
‑
PEDOT纳米线。3.根据权利要求2所述Ag@Au
‑
PEDOT纳米线的制备方法，其特征在于，步骤1)具体为：1.1)将氯化钠、硝酸铁、聚乙烯吡咯烷酮、硝酸银分别溶解在乙二醇中，配置四种原料溶液；其中，氯化钠、硝酸铁、聚乙烯吡咯烷酮、硝酸银的质量比为250
‑
260∶80
‑
82∶1040
‑
1060∶1040
‑
1060；1.2)将步骤1.1)配置的四种原料溶液加入预热至138
‑
142℃的乙二醇中进行反应；1.3)待反应结束后，用丙酮和超纯水依次清洗反应物，得到AgNWs；1.4)将四氯金酸溶液、氢氧化钠、亚硫酸钠加入超纯水中混合，配置生长溶液A，并静置11.8
‑
12.3h；将步骤1.3)制备的AgNWs、聚乙烯吡咯烷酮、氢氧化钠、抗坏血酸、以及亚硫酸钠混合，配置生长溶液B；其中，四氯金酸溶液的物质的量浓度为73
‑
75nmol/L；四氯金酸溶液、氢氧化钠、硫酸钠、纯水的质量比范围为2.48
‑
2.55∶1.67
‑
1.69∶3.2
‑
3.4∶3.9
‑
4.1，其中，氢氧化钠、硫酸钠、纯水的质量单位是g，四氯金酸溶液的质量单位是mg；AgNWs、聚乙烯吡咯烷酮、氢氧化钠、抗坏血酸、亚硫酸钠的质量比为2.45
‑
2.55∶91.5
‑
92.4∶6.95
‑
7.03∶30.75
‑
30.83∶1.08
‑
1.12；1.5)将生长溶液A与生长溶液B按体积比277.9
‑
279.8∶120.8
‑
121.5混合进行反应；1.6)待反应结束后用乙醇清洗，得到Ag@Au NWs。4.根据权利要求1或2所述Ag@Au
‑
PEDOT纳米线的制备方法，其特征在于：所述Ag@Au NWs与3,4
‑
乙烯二氧噻吩的质量比为19.8
‑
20.1∶19.9
‑
20.1。5.权利要求1所述Ag@Au
‑
PEDOT纳米线在制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王腾蛟，刘荣珺，冯卓雅，陈润泽，黄维，李鹏，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：