一种水溶液体系条件下制备超细纳米银线的方法技术

本发明专利技术公开了一种在水溶液体系中制备超细纳米银线的方法，包括以下步骤：一、将还原性糖和聚乙烯吡咯烷酮溶解在去离子水中，得到混合溶液；二、向混合溶液中加入卤化物溶液后，再加入硝酸银溶液，搅拌后得到乳白色悬浊溶液；三、将乳白色悬浊溶液倒入水热反应釜中，进行水热反应，得到产物；四、将产物进行离心清洗，得到超细纳米银线。本发明专利技术采用水热法合成超细纳米银线，全过程采用水溶液体系，只需一锅法，并通过控制卤化银的成核、生长和还原速率，获得超细纳米银线，得到的超细纳米银线直径较小，长径比高，具有良好的机械柔韧性，能够实现高导电性和高透光率兼容，是理想的可用于透明导电薄膜的制备材料，可广泛应用于各类柔性光电器件。电器件。电器件。

【技术实现步骤摘要】
一种水溶液体系条件下制备超细纳米银线的方法


[0001]本专利技术属于柔性电子
，具体涉及一种水溶液体系条件下制备超细纳米银线的方法。

技术介绍

[0002]透明导电薄膜(TCF)是指对可见光透过率大于80％、电阻率小于10
‑3Ω
·
m的薄膜。因其对可见光具有较高的透过性及较低的电阻率，可用于制备多种光电设备，如太阳能电池，发光二极管(LED)、触摸屏、超级电容器等。氧化铟锡(ITO)具有较高的电学传导性能和光学透明性能，是常用的传统导电薄膜材料。但是伴随着光电设备向着柔性化、低成本、智能型发展，ITO脆性大、成本高及使用毒性材料等缺陷日益凸显，导致其无法满足当前透明导电薄膜材料和光电设备的发展。相比之下，纳米银线作为具有良好的透光性、导电性和稳定性的一维纳米材料，作为导电材料制成的透明导电薄膜具有方块电阻较低、弯曲性较好、透光性较高、工艺简单以及原材料易于获取等优点，符合柔性化、智能型光电设备的制备需求。因此纳米银线是具有强大优势的ITO替代材料，是透明导电薄膜领域的重点研发方向。
[0003]目前，商业化制备纳米银线普遍使用多元醇法，该方法制备纳米银线直径可控，但在制备过程中大量使用多元醇有机溶剂，后续分离净化过程中也可能会使用甲苯、丙酮等有机试剂，增加生产成本，亦对人体有损害。因此，需要寻找成本更低、操作更简单的技术去解决上述方法所带来的难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种水溶液体系条件下制备超细纳米银线的方法。该方法采用水热法合成超细纳米银线，实施全过程采用水溶液体系，通过控制卤化银的成核、生长和还原速率，获得直径为25nm～40nm，长度超过160μm，长径比大于4000的超细纳米银线，超细纳米银线直径较小，长径比高，具有良好的机械柔韧性，能够实现高导电性和高透光率兼容，是一种理想的可用于透明导电薄膜的制备材料，可广泛应用于各类柔性光电器件。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种水溶液体系条件下制备超细纳米银线的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0006]步骤一、将还原性糖和聚乙烯吡咯烷酮溶解在去离子水中，然后进行搅拌，得到混合溶液；
[0007]步骤二、向步骤一中得到的混合溶液中加入卤化物溶液，搅拌后向其加入硝酸银溶液，再次搅拌后得到乳白色悬浊溶液；
[0008]步骤三、将步骤二中得到的乳白色悬浊溶液倒入水热反应釜中，在电热鼓风干燥箱中进行水热反应，在水热反应釜中得到产物；
[0009]步骤四、将步骤三中得到的产物进行离心清洗，得到超细纳米银线；所述超细纳米银线的直径为25nm～40nm，长度超过160μm，长径比大于4000。
[0010]本专利技术提出在水溶液体系中制备纳米银线的方式解决存在的问题，但是水溶液中离子间的碰撞速度快，晶体生长的方向及尺寸更加难以控制，获得低直径的纳米银线更加困难。目前，水溶液体系中制备的纳米银线直径通常在100nm以上，但是柔性器件的光学性能决定了低直径的纳米银线更符合需求，而水溶液体系中制备低直径的纳米银线鲜有报道，因为低直径纳米银线制备仍然存在较大困难；
[0011]针对以上问题，本专利技术提出在水溶液体系中制备超细纳米银线的新方法，通过先生成一维卤化银纳米线前驱体，再原位还原的方式获得超细纳米银线材料；本专利技术采用水溶液体系，采用还原性糖作还原剂，聚乙烯吡咯烷酮做结构导向剂，控制晶体生长方向，采用卤化物做沉淀剂生成卤化银作为纳米银线的前驱，在反应体系中加入硝酸银溶液，立即生成卤化银沉淀，由于银离子与聚乙烯吡咯烷酮的吸附作用，在聚乙烯吡咯烷酮对卤化银晶体的成核和生长的结构导向作用下，生成卤化银纳米线结构，伴随水热反应，还原性糖不断水解，体系还原性不断增强，逐渐将卤化银还原为一维纳米银线，得到用于透明导电薄膜制备的材料的超细纳米银线。
[0012]上述的一种水溶液体系条件下制备超细纳米银线的方法，其特征在于，步骤一中所述混合溶液中还原性糖和聚乙烯吡咯烷酮的摩尔比为1:1.03～216.08。本专利技术中聚乙烯吡咯烷酮能与银离子吸附，能够有效控制卤化银晶体的成核和生长速率，对一维卤化银纳米线起到重要的结构导向作用，聚乙烯吡咯烷酮用量不足和过多，都无法得到单一的纳米银线结构。
[0013]上述的一种水溶液体系条件下制备超细纳米银线的方法，其特征在于，步骤一中所述混合溶液中还原性糖和去离子水的质量比为1:50～333。本专利技术中还原性糖的浓度对氯化银的还原速率有直接影响，还原性糖浓度过低，在反应时间内无法将卤化银完全还原，浓度过高，前驱体还未生长成纳米线结构就已被还原，无法获得低直径纳米线结构。
[0014]上述的一种水溶液体系条件下制备超细纳米银线的方法，其特征在于，步骤二中所述乳白色悬浊溶液中硝酸银和卤化物的摩尔比为1:0.8～6.3。本专利技术中卤化物太少，银离子沉淀不足，部分银离子会直接还原，产物中存在颗粒；卤化物过量，多余的卤素离子会刻蚀还原的产物，导致产物形貌不规则。
[0015]上述的一种水溶液体系条件下制备超细纳米银线的方法，其特征在于，步骤二中的混合溶液中硝酸银和还原性糖的摩尔比为1:0.49～2.97。本专利技术中，还原性糖的用量对反应体系的还原性有直接影响，若还原性糖用量不足，反应体系内还原性不足，部分卤化银无法还原，产物中存在卤化银纳米线；若还原性糖用量过多，反应体系内还原性过强，卤化银还未定向排列已经还原，产物形貌不规则。
[0016]上述的一种水溶液体系条件下制备超细纳米银线的方法，其特征在于，步骤一中所述的还原性糖包括葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、半乳糖或麦芽糖。本专利技术中还原性糖皆为弱还原剂，在反应初期温度较低，不发生水解反应，没有还原性，不影响一维卤化银纳米线的产生，在水热反应中随着温度升高，还原性糖开始水解才表现出一定还原性，将一维卤化银纳米线还原为纳米银线。
[0017]上述的一种水溶液体系条件下制备超细纳米银线的方法，其特征在于，步骤二中所述卤化物为金属卤化物，所述金属卤化物包括氯化钠、氯化钾、溴化钠或溴化钾。本专利技术中氯化钠、氯化钾、溴化钠或溴化钾在体系中作为沉淀剂，生成的卤化物可以在聚乙烯吡咯
烷酮的作用下产生一维卤化银纳米线，还原后生成纳米银线；而其他卤化物产生的沉淀稳定性过强，还原剂无法还原。
[0018]上述的一种水溶液体系条件下制备超细纳米银线的方法，其特征在于，步骤二中所述搅拌的时间大于1h。本专利技术控制在搅拌后向其加入硝酸银溶液的搅拌时间大于1h，并且控制再次搅拌后得到乳白色悬浊溶液的搅拌时间大于1h，保证了反应充分。
[0019]上述的一种水溶液体系条件下制备超细纳米银线的方法，其特征在于，步骤二中所述水热反应的温度为120℃～170℃，时间为8h～20h。本专利技术中控制水热反应的温度，避免温度太低还原性不足，产物中存在大量中间产物，而当温度过高，还原性糖发生炭化，产物中存在部分碳颗粒；通过控制水热反应的时间保证反应充本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水溶液体系条件下制备超细纳米银线的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将还原性糖和聚乙烯吡咯烷酮溶解在去离子水中，然后进行搅拌，得到混合溶液；步骤二、向步骤一中得到的混合溶液中加入卤化物溶液，搅拌后向其加入硝酸银溶液，再次搅拌后得到乳白色悬浊溶液；步骤三、将步骤二中得到的乳白色悬浊溶液倒入水热反应釜中，在电热鼓风干燥箱中进行水热反应，在水热反应釜中得到产物；步骤四、将步骤三中得到的产物进行离心清洗，得到超细纳米银线；所述超细纳米银线的直径为25nm～40nm，长度超过160μm，长径比大于4000。2.根据权利要求1所述的一种水溶液体系条件下制备超细纳米银线的方法，其特征在于，步骤一中所述混合溶液中还原性糖和聚乙烯吡咯烷酮的摩尔比为1:1.03～216.08。3.根据权利要求1所述的一种水溶液体系条件下制备超细纳米银线的方法，其特征在于，步骤一中所述混合溶液中还原性糖和去离子水的质量比为1:50～333。4.根据权利要求1所述的一种水溶液体系条件下制备超细纳米银线的方法，其特征在于，步骤二中所述乳白色悬浊溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：党蕊，徐秀凤，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：