專利名稱：用復(fù)合溶劑還原制備銀鈉米線的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬粉末材料制備方法。
背景技術(shù)：
銀納米線在外加電勢(shì)作用下產(chǎn)生傳導(dǎo)電流，具有塊狀銀的導(dǎo)電性，尤其獨(dú)特的量子傳輸效應(yīng)而在納米光電器件設(shè)計(jì)與應(yīng)用方面?zhèn)涫荜P(guān)注。目前，模板法制備銀納米線主要通過(guò)碳納米管、二氧化硅模板、分子模板吸附納米顆粒并通過(guò)自組織生長(zhǎng)為納米線。但存在產(chǎn)率低、產(chǎn)物與模板分離較難等問(wèn)題。為解決存在的問(wèn)題，“一種制備純銀單晶納米線的裝置”，CN1522951，提供了包括直流電源，基片和沉淀在其上的銀離子導(dǎo)電膜，金屬陽(yáng)極和金屬陰極，其中金屬陽(yáng)極和金屬陰極為沉淀在基片兩端的銀金屬膜。這種裝置需要特殊設(shè)備及制劑。“單晶銀納米線的合成方法”，CN1424163，是在鈦酸丁酯介質(zhì)環(huán)境下制備銀納米線，存在無(wú)機(jī)離子殘留或吸附問(wèn)題?！耙环N銀納米線的合成方法”，CN1740405，提出預(yù)制銀晶種，在140-200℃溫度下，乙二醇介質(zhì)兩步合成納米銀線的方法，由于單純的乙二醇溶劑對(duì)硝酸銀的溶解度有很大限制，不能獲得較高濃度的反應(yīng)體系。因此，該方法不適宜于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。如何制備成本低廉，性能穩(wěn)定的無(wú)過(guò)多無(wú)機(jī)鹽污染體系，能夠工業(yè)化生產(chǎn)納米銀線的方法是目前尚未達(dá)到的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供成本低、性價(jià)比高、適宜工業(yè)化生產(chǎn)的制備銀納米線的方法。
本發(fā)明通過(guò)以下途徑實(shí)現(xiàn)(1)稱量聚乙烯吡咯烷酮粉末將其溶于體積比為1∶0.1～1∶1的丙三醇與水、或乙醇、或異丙醇、或乙二醇、或乙酰丙酮之一的復(fù)合溶劑中，加熱回流15～40分鐘；(2)將硝酸銀加入體積比為1∶2的丙三醇與離子交換水混合溶液，形成0.5～2.0M的Ag+溶液，用該溶液噴淋復(fù)合溶劑(1)，在90℃～160℃之間反應(yīng)1/4～4小時(shí)后收集生成物；其中，復(fù)合溶劑中聚乙烯吡咯烷酮單體與Ag+的摩爾質(zhì)量比為0.5～10。
所述的Ag+溶液以霧狀噴淋回流的復(fù)合溶劑，其速度為3g/m2.s～10g/m2.s。
所述的反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選于1-4小時(shí)，反應(yīng)溫度優(yōu)選于120℃～160℃之間。
所述的反應(yīng)的生成物用丙酮或去離子水稀釋離心洗滌后真空干燥。
其中，銀溶液加入方式、PVP濃度直接影響納米線的尺寸形貌。反應(yīng)溫度除了影響納米線的尺寸形貌外，還影響晶核生成的速率。作為優(yōu)選，反應(yīng)溫度不能太低，溫度太低，反應(yīng)不能進(jìn)行；反應(yīng)溫度太高，容易產(chǎn)生較短的線或其它形貌。
聚乙烯吡咯烷酮，即PVP是由單一N乙烯基吡咯烷酮聚合而成，單體摩爾質(zhì)量為112g。
本發(fā)明原理可敘述為以PVP作為聚合物模板，丙三醇與水，或乙醇、或異丙醇、或乙二醇、或乙酰丙酮之一溶解均勻的復(fù)合溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)，丙三醇的羥基受熱達(dá)到一定溫度后裂解產(chǎn)生溶劑化電子。當(dāng)用Ag+溶液形成滴液或霧狀去噴淋回流的復(fù)合溶劑時(shí)，Ag+溶液在重力和流體壓力作用下往下沉淀，同時(shí)，丙三醇產(chǎn)生的溶劑化電子與Ag+之間引力相互作用，獲得能量溶劑化電子由激發(fā)態(tài)躍入Ag+的未滿能帶而將Ag+還原。含Ag有機(jī)分散介質(zhì)與PVP通過(guò)范得華力相互作用聚合形成銀納米顆粒簇，銀納米顆粒在PVP聚合物摸板中運(yùn)動(dòng)碰撞，晶粒迅速成長(zhǎng)為一維納米空間構(gòu)型的絲狀物。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了聚合物顆粒由納米球狀向納米線狀轉(zhuǎn)變，反應(yīng)生成物無(wú)需清洗鈉離子及酸堿試劑，過(guò)濾后即能獲得長(zhǎng)度為5μm～200μm，直徑為70～90nm良好結(jié)晶狀的銀納米線，且銀的還原率高達(dá)99％，在最終產(chǎn)物中沒(méi)有檢測(cè)到其它無(wú)機(jī)離子。因此，本發(fā)明對(duì)環(huán)境友好，產(chǎn)率高，適宜工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明銀納米線樣品的低倍掃描電境照片。
圖2是本發(fā)明銀納米線樣品的高倍掃描電境照片。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，稱量模板分散劑聚乙烯吡咯烷酮2.8g，加入100ml丙三醇，10ml水復(fù)合溶劑中，加熱反應(yīng)釜溫度達(dá)到120℃，回流20分鐘；用純度99.5％的硝酸銀加入體積比為1∶2的丙三醇與去離子水混合溶液中稍微加熱，得到1M硝酸銀溶液；用該溶液60ml分次噴淋復(fù)合溶劑，噴淋的速度可以在3g/m2.s～10g/m2.s之間，120℃反應(yīng)4小時(shí)，分離，丙酮或去離子水洗一遍，真空干燥，所得粉末進(jìn)行理化檢測(cè)，獲得銀納米線6.25g。在圖1中可見(jiàn)，長(zhǎng)度幾十微米大量絲狀物組成的銀納米線。
實(shí)施例2按實(shí)施例1的方法及劑量，PVP的量加到11.2g，反應(yīng)釜溫度達(dá)到160℃，反應(yīng)4小時(shí)，得到納米銀納米線，產(chǎn)物有6.32g。
實(shí)施例3按實(shí)施例1的方法，100ml丙三醇，100ml水，PVP2.8g，噴淋40ml1MAgNO3溶液，反應(yīng)釜溫度90℃，反應(yīng)4小時(shí)，得到均勻銀納米線的暗黃色銀溶膠，可見(jiàn)紫外最大吸收峰在420nm附近。
實(shí)施例4按實(shí)施例1的方法，100ml丙三醇，20ml乙酰丙酮，PVP2.8g，10ml1MAgNO3溶液，反應(yīng)釜溫度120℃，反應(yīng)2小時(shí)，得到銀納米線6.19g。在圖2中可見(jiàn)，形貌清晰、均一的銀納米線。
權(quán)利要求
1.用復(fù)合溶劑還原制備銀納米線的方法，其特征在于(1)稱量聚乙烯吡咯烷酮粉末將其溶于體積比為1∶0.1～1∶1的丙三醇與水、或乙醇、或異丙醇、或乙二醇、或乙酰丙酮之一的復(fù)合溶劑中，加熱回流15～40分鐘；(2)將硝酸銀加入體積比為1∶2的丙三醇與離子交換水混合溶液，形成0.5～2.0M的Ag+溶液，用該溶液噴淋復(fù)合溶劑(1)，在90℃～160℃之間反應(yīng)1/4～4小時(shí)后收集生成物；其中，復(fù)合溶劑中聚乙烯吡咯烷酮單體與Ag+的摩爾質(zhì)量比為0.5～10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用復(fù)合溶劑還原制備銀納米線的方法，其特征在于Ag+溶液以霧狀噴淋回流的復(fù)合溶劑，其速度為3g/m2.s～10g/m2.s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用復(fù)合溶劑還原制備銀納米線的方法，其特征在于反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選于1～4小時(shí)，反應(yīng)溫度優(yōu)選于120℃～160℃之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用復(fù)合溶劑還原制備銀納米線的方法，其特征在于反應(yīng)的生成物用丙酮或去離子水稀釋離心洗滌后真空干燥。
全文摘要
用復(fù)合溶劑還原制備銀納米線的方法，屬于金屬粉末材料制備方法。本發(fā)明目的是提供成本低、對(duì)環(huán)境友好、適宜工業(yè)化生產(chǎn)的制備銀納米線方法。包括稱量聚乙烯吡咯烷酮粉末將其溶于體積比為1∶0.1～1∶1的丙三醇與水、或乙醇、或異丙醇、或乙二醇、或乙酰丙酮之一的復(fù)合溶劑中加熱回流；將硝酸銀加入體積比為1∶2的丙三醇與離子交換水混合溶液形成0.5～2.0M的Ag
文檔編號(hào)B22F9/16GK1843670SQ20061001084
公開(kāi)日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2006年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月26日
發(fā)明者韋群燕, 楊項(xiàng)軍, 陳景, 黃章杰 申請(qǐng)人:云南大學(xué)