一种低温制备高长径比银纳米线的方法技术

本发明专利技术公开了一种低温制备高长径比银纳米线的方法，属于纳米材料制备技术领域。此方法采用环保低成本的聚乙烯吡咯烷酮为形核剂，单宁酸为还原剂，利用水为溶剂，在室温下形核，经35～70℃加热搅拌制得长径比达1000以上的银纳米线。银纳米线。银纳米线。

【技术实现步骤摘要】
一种低温制备高长径比银纳米线的方法


[0001]本专利技术属于纳米材料制备
，具体涉及一种高长径比银纳米线的制备方法。

技术介绍

[0002]透明电极材料在传感器、太阳能电池等领域应用广泛。常用的透明电极材料为氧化铟锡。铟的成本高、有一定毒性，且氧化铟锡的脆性使其无法使用在柔性材料中。银纳米线作为一种新型的透明电极材料，不仅具有优异的导电性能，而且由于其高的长径比，作为薄膜使用时还兼具较高的透光性。对于高长径比银纳米线的制备，现有的制备方法通常是水热法或多元醇法
[1，2]。这些方法多采用高于150℃以上的温度进行油浴，或采用反应釜。这使得制备过程存在一定的安全问题。而低温、高效的微波制备法
[3]，制得的银纳米线平均长度小于10微米，小的长径比将影响银纳米线薄膜的透光性。也有专利公布了在100℃以下制备银纳米线(CN 113976906 A)，但加热搅拌的时间很长，达20小时左右。为提高银纳米线的生产效率，降低生产成本，应在追求银纳米线高长径比的前提下，寻求成本低、安全性好的制备方法。
[0003][1]H.Zhang，D.Li，Y.Yang，H.L.Chang，G.Simone.On
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resonance islands of Ag
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nanowires sense the level of glycated hemoglobin for diabetes diagnosis[J].Sensor Actuat B.Chem 2020，321：128451.
[0004][2]G.Y.Wang，X.Q.Meng.One
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pot synthesis of novel nanoparticle
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anchored silver nanowires with abundant hotspots for high
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‑
1760.

技术实现思路

[0006]专利技术目的：为了降低银纳米线的生产成本，提高生产效率以及生产过程的安全性，本专利技术利用环保的原料，提供了一种低温制备高长径比银纳米线的方法。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种低温制备高长径比银纳米线的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
[0009](1)将较低浓度的硝酸银水溶液与聚乙烯吡咯烷酮水溶液混合，并在室温下进行搅拌；
[0010](2)将单宁酸水溶液加入上述溶液，继续搅拌；
[0011](3)将较高浓度的硝酸银水溶液加入上述溶液，并低温加热搅拌。
[0012]步骤1所述的较低浓度硝酸银水溶液的浓度为1～2mM，聚乙烯吡咯烷酮水溶液浓度为0.02～0.06M。
[0013]步骤1所述的较低浓度硝酸银水溶液与聚乙烯吡咯烷酮水溶液的体积比为1∶1。
[0014]步骤1所述的搅拌时间为4～10小时。
[0015]步骤2所述的单宁酸水溶液浓度为0.005～0.01M，体积不超过步骤1中混合溶液体积的一半。
[0016]步骤3所述的较高浓度硝酸银水溶液的浓度为0.01～0.02M，体积与步骤1中较低浓度硝酸银水溶液的体积相等。
[0017]步骤3所述的加热温度为35～70℃。
[0018]步骤3所述的加热搅拌时间为1小时。
[0019]专利技术机理：为使银纳米线薄膜具有较高的透光率，需要银纳米线具有较小的直径和较大的长度。银纳米线的形成包括形核和长成两个阶段。为了在较低温度、常压下实现高长径比银纳米线的制备，需控制形核和长成阶段的反应速度。在形核阶段，较高的形核温度容易导致晶核的快速形成，大量晶核易团聚成长为银纳米颗粒，从而降低银纳米线的生成率。故常压下形核需在较低的温度下进行，同时采用较弱的还原剂，以获得较小的晶核和较低的晶核浓度，避免银纳米颗粒等副产物的比例上升。在银纳米线长成阶段，一定的加热温度有利于银纳米线对银原子的快速吸收，但过高的温度易伴随银纳米颗粒的形核长大，降低银纳米线的生成率。
[0020]有益效果：与现有技术相比，本专利技术在较低温度下制备高长径比银纳米线的方法，集三方面优势于一体，分别是：一、采用水溶剂即可，无需采用多元醇溶剂，不仅降低原料成本，而且原料易于溶解于水中，省却超声分散等步骤；二、本专利技术采用聚乙烯吡咯烷酮为形核剂，单宁酸为还原剂，均为绿色环保的材料，且价格低；三、低温制备，无需油浴设备或反应釜等压力设备，仅需普通加热设备及搅拌设备，成本低，节约能源，同时安全性得到提高。本方法环保、成本低、安全性高，所制得的银纳米线直径为60～80nm，长度可达80μm以上，长径比大于1000。由于本方法易于操作，可用于银纳米线的大规模生产。
附图说明
[0021]图1为实施例1的银纳米线扫描电镜图；
[0022]图2为实施例2的银纳米线扫描电镜图；
[0023]图3为实施例3的银纳米线扫描电镜图；
[0024]图4为实施例4的银纳米线扫描电镜图；
[0025]图5为实施例5的银纳米线扫描电镜图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的说明。
[0027]实施例1
[0028]将20ml浓度为1mM的硝酸银水溶液与20ml浓度为0.04M的聚乙烯吡咯烷酮水溶液混合，并在室温下搅拌6小时(500r/min)。将20ml浓度为0.01M的单宁酸水溶液加入上述溶液，并在常温下搅拌5min。随后将20ml浓度为0.01M的硝酸银水溶液加入上述溶液中，在35℃搅拌1小时，得到的银纳米线直径为60～70nm，长度为30～40μm(图1)。伴有一定量的蠕虫状纳米银作为副产物生成。
[0029]实施例2
[0030]将20ml浓度为1mM的硝酸银水溶液与20ml浓度为0.04M的聚乙烯吡咯烷酮水溶液混合，并在室温下搅拌8小时(500r/min)。将20ml浓度为0.01M的单宁酸水溶液加入上述溶液，并在常温下搅拌5min。随后将20ml浓度为0.01M的硝酸银水溶液加入上述溶液中，在35℃搅拌1小时，得到的银纳米线直径为60～70nm，长度为30～40μm(图2)。副产物蠕虫状纳米银比例较高。
[0031]实施例3
[0032]将20ml浓度为1mM的硝酸银水溶液与20ml浓度为0.04M的聚乙烯吡咯烷酮水溶液混合，并在室温下搅拌6小时(500r/min)。将20ml浓度为0.01M的单宁酸水溶液加入上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温制备高长径比银纳米线的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将较低浓度的硝酸银水溶液与聚乙烯吡咯烷酮水溶液混合，并在室温下进行搅拌；(2)将单宁酸水溶液加入上述溶液，继续搅拌；(3)将较高浓度的硝酸银水溶液加入上述溶液，并低温加热搅拌。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1所述的较低浓度硝酸银水溶液的浓度为1～2mM，聚乙烯吡咯烷酮水溶液浓度为0.02～0.06M。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1所述的较低浓度硝酸银水溶液与聚乙烯吡咯烷酮水溶液的体积比为1∶1。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋娟，姜翠凤，王占红，杨子润，吴培杰，王烨，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：