專利名稱：一種制備銀納米線的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備銀納米線的方法，尤其涉及到一種可用于化學(xué)及電化學(xué)催化、化學(xué)傳感器、生物分子傳感器、光學(xué)信息存儲(chǔ)、太陽能電池、電磁屏蔽、觸控屏幕等的一系列銀納米線材料的制備方法。
背景技術(shù)：
近年來隨著觸控電子產(chǎn)品的廣泛普及對(duì)觸摸屏的要求越來越高，特別是新一代觸控產(chǎn)品對(duì)透光率、導(dǎo)電性、柔韌性提出了更高的要求。傳統(tǒng)的氧化銦錫(ITO)由于面臨資源短缺、柔韌性較差、制程復(fù)雜、能耗高等問題已經(jīng)無法滿足新一代觸控技術(shù)、薄膜太陽能電池等的要求，開發(fā)新的替代材料就顯得十分必要。銀納米材料尤其是銀納米線具有獨(dú)特的光學(xué)、電磁學(xué)、力學(xué)、催化性能，使其在眾多領(lǐng)域如化學(xué)生物傳感、微納電路、分子器件、光電子器件、柔性電子器件、太陽能電池以及電子工業(yè)中的電子漿料、導(dǎo)電涂料、導(dǎo)電油墨、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電塑料和電磁屏蔽涂料等方面有著極其重要的作用。目前，合成銀納米材料的方法主要有模板法和濕法化學(xué)合成法。模板法主要分為硬模板和軟模板兩種途徑。硬模板通常以多孔氧化鋁、碳納米管、氣凝膠等為模板，通過電沉積、化學(xué)沉積等方式制備銀納米材料；軟模板法則是以高分子表面活性劑為模板，再以化學(xué)還原法制備各類銀納米材料。采用模板法的優(yōu)點(diǎn)是可以嚴(yán)格控制銀納米材料的形貌，但是其尺寸、形貌又受控于模板本身所具有的形貌、尺寸，這就對(duì)合成模板提出了較高的要求，同時(shí)這類方法往往還存在著模板去除的復(fù)雜過程，難以高效、簡便、大量地合成銀納米材料。濕法化學(xué)合成法是目前用于制備銀納米材料的主要方法。美國專利US7585349(Methods of nanostructure formation and shape selection)公開了以Pt或Ag為晶種，通過將硝酸銀和聚乙烯吡咯烷酮混合溶解于乙二醇中通過加熱還原制備得到銀納米線；中國專利申請(qǐng)201010281704.2公開了在有惰性氣體保護(hù)的條件下通過加入氯化銅作控制劑在乙二醇中加熱還原硝酸銀與聚乙烯吡咯烷酮的混合物制備得到銀納米線；中國專利申請(qǐng)201210190066.2公開了將硝酸銀與聚乙烯吡咯烷酮溶于甘油與水的混合物中通過加熱還原得到銀納米線；中國專利申請(qǐng)201210201644.8公開了幾種加熱方式大量制備得到銀納米線。盡管這些方法都能夠有效地制備出銀納米線，但是這類合成方法往往都需要加熱，因此在大量制備時(shí)將面臨一個(gè)高溫能耗的問題，不僅制備過程能量消耗大而且可能會(huì)因?yàn)榧訜釒肀ǖ奈ｋU(xiǎn)，同時(shí)升溫降溫過程耗時(shí)相對(duì)較長，難以實(shí)現(xiàn)大量、快速、連續(xù)、簡便地制備銀納米線。因此發(fā)展一種低能耗、簡便、快速、大量制備銀納米線的方法就顯得非常重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種快速、簡便、規(guī)模化制備銀納米線的方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種制備銀納米線的方法，包括如下步驟:(I)依次取有機(jī)胺溶劑、水、抗壞血酸以及表面活性劑混合，經(jīng)過攪拌或超聲溶解，得混合溶液A ;有機(jī)胺溶劑與水的體積比為0.1: 10 10: 0.1，表面活性劑的濃度為
0.01 5摩爾/升，抗壞血酸的濃度為0.01 5摩爾/升；(2)取銀鹽前驅(qū)體、含氯無機(jī)鹽與多元醇溶劑混合，經(jīng)過攪拌或震蕩溶解，得混合溶液B ;銀鹽前驅(qū)體的濃度為0.01 5摩爾/升，含氯無機(jī)鹽的濃度為0.001 5毫摩爾/升;(3)將混合溶液A與混合溶液B按體積比1: 10 10:1混合，在暗室保持?jǐn)嚢鐸 48小時(shí),得銀納米線原液；(4)用由水和乙醇組成的混合溶劑稀釋銀納米線原液，進(jìn)行洗滌、提純處理，得銀納米線濃縮液；(5)對(duì)銀納米線濃縮液進(jìn)行干燥，即得銀納米線粉體產(chǎn)品。優(yōu)選的，所述有機(jī)胺溶劑含有二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二乙胺、三乙胺、三丙胺、乙二胺中的一種或幾種。優(yōu)選的，所述表面活性劑含有聚乙烯吡咯烷酮、氯代十六烷基吡啶、十六烷基三甲基氯化銨、聚二烯丙基二甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨中的一種或幾種。優(yōu)選的，所述銀鹽前驅(qū)體含有無水硝酸銀、三氟甲磺酸銀和醋酸銀中的一種或幾種。優(yōu)選的，所述多元醇溶劑含有乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、丙三醇中的一種或幾種。優(yōu)選的，所述含氯無機(jī)鹽含有分析純的氯化鋅、氯化鈉、氯化鉀、氯化鐵、氯化亞鐵、氯化鋁、氯鈀酸鉀、氯鉬酸、氯金酸中的一種或幾種。優(yōu)選的，所述混合溶液A中，有機(jī)胺溶劑與水的體積比為0.5: 5 5: 0.5，表面活性劑的濃度為0.02 4摩爾/升，抗壞血酸的濃度為0.02 4摩爾/升；所述混合溶液B中，銀鹽前驅(qū)體的濃度為0.02 4摩爾/升，含氯無機(jī)鹽的濃度為0.02 4毫摩爾/升。優(yōu)選的，步驟(3)中，混合溶液A與混合溶液B的體積比為1: 5 5: I，保持時(shí)間為2 36小時(shí)。優(yōu)選的，步驟(4)中銀納米線原液被稀釋1.5 20倍，洗滌、提純處理采用離心分離,離心轉(zhuǎn)速為200 15000轉(zhuǎn)/分，離心時(shí)間為I 30分鐘。優(yōu)選的，步驟(5)的干燥方式為噴霧干燥或鼓風(fēng)干燥，干燥溫度為50 300°C，干燥時(shí)間為30 300分鐘。本發(fā)明可用于化學(xué)及電化學(xué)催化、化學(xué)傳感器、生物分子傳感器、光學(xué)信息存儲(chǔ)、太陽能電池、電磁屏蔽、觸控屏幕等的一系列銀納米線材料的制備。與現(xiàn)有銀納米線的制備方法相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)該制備方法簡便、易行、不需要加熱；(2)該方法制得的銀納米直徑大范圍可調(diào)；(3)該制備方法工藝簡單，操作方便，重復(fù)性好，并且所得產(chǎn)品制備的透明導(dǎo)電薄膜具有高透光率、低表面電阻、低霧度等優(yōu)異性能與ITO透明導(dǎo)電薄膜性能完全類似。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中制備的直徑為2納米的銀納米線的透射電子顯微鏡(TEM)圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中制備的直徑為40納米的銀納米線的透射電子顯微鏡(TEM)圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例2中制備的直徑為40納米的銀納米線的光學(xué)顯微鏡照片；圖4為本發(fā)明實(shí)施例3中制備的直徑為70納米的銀納米線的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例3中制備的直徑為70納米的銀納米線的光學(xué)顯微鏡照片；圖6為本發(fā)明實(shí)施例4中制備的直徑為120納米的銀納米線的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例4中制備的直徑為120納米的銀納米線的光學(xué)顯微鏡照片；圖8為本發(fā)明實(shí)施例5中制備的直徑為300納米的銀納米線的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例6中制備的直徑為40納米的銀納米線的掃描電子顯微鏡(SEM)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明具體實(shí)施的技術(shù)方案是:實(shí)施例1一種制備銀納米線的方法，包括如下步驟:(1)先配制二甲基甲酰胺、水、抗壞血酸、聚乙烯吡咯烷酮的混合液:取I克抗壞血酸加入到50毫升的二甲基甲酰胺和水混合溶劑(二甲基甲酰胺和水的體積比1:1)中，攪拌或超聲溶解后，再加聚乙烯吡咯烷酮，攪拌或超聲溶解均勻得混合溶液A ; (2)取I克硝酸銀加入25毫升乙二醇中，攪拌或震蕩溶解，再加入0.005克氯金酸，充分混勻，得混合溶液B ； (3)將混合溶液A與混合溶液B混合均勻，然后置于暗室中攪拌下保持4小時(shí)，停止攪拌后得銀納米線原液；(4)用由水和乙醇組成的混合溶劑將銀納米線原液稀釋5倍，然后以10000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速離心處理10分鐘，濃縮得銀納米線濃縮液；(5)將濃縮液置于烘箱中，100°C下烘烤60分鐘，得直徑為2納米的銀納米線。圖1為本實(shí)施例制得的銀納米線粉體產(chǎn)品的透射電子顯微鏡圖，由圖1可以看到清晰的線狀產(chǎn)品，說明該方法可以有效制備超細(xì)銀納米線。實(shí)施例2在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，在制備過程中將步驟(2)中硝酸銀的用量提升至3克，氯金酸替換為氯鉬酸，將步驟(4)中離心處理速度降為6000轉(zhuǎn)/分，其他工藝參數(shù)保持不變，制備得到直徑為40納米的銀納米線。
圖2為本實(shí)施例制得的銀納米線粉體產(chǎn)品的透射電子顯微鏡圖，由圖2可看出直徑分布范圍窄。圖3為該產(chǎn)品的光學(xué)顯微鏡照片，從圖中可以看出所得銀納米線分布均勻，長度都大約為30 40微米，且沒有聚團(tuán)現(xiàn)象?；谠摦a(chǎn)品制備的透明導(dǎo)電薄膜，具有高柔韌性、高透光率、低方塊電阻等特性。實(shí)施例3在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，在制備過程中將步驟(2)中乙二醇替換成丙三醇，硝酸銀的用量提升至3.5克，氯金酸替換成氯化鐵，其他工藝參數(shù)保持不變，制備得到直徑為70納米的銀納米線。圖4為本實(shí)施例制得的銀納米線粉體產(chǎn)品的掃描電子顯微鏡圖，圖5為該產(chǎn)品的光學(xué)顯微鏡照片。實(shí)施例4在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，在制備過程中將步驟⑴中二甲基甲酰胺替換成三乙胺，將步驟(2)中氯金酸替換成氯化亞鐵，其他工藝參數(shù)保持不變，制備得到直徑為120納米的銀納米線。圖6為本實(shí)施例制得的銀納米線粉體產(chǎn)品的掃描電子顯微鏡圖，圖7為該產(chǎn)品的光學(xué)顯微鏡照片。實(shí)施例5在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，在制備過程中將步驟(I)中聚乙烯吡咯烷酮用量減少為0.5克并加入0.5克十六烷基三甲基溴化銨，將步驟(3)中保持時(shí)間延長至8小時(shí)，將步驟(4)中離心處理速度降為4000轉(zhuǎn)/分，其他工藝參數(shù)保持不變，制備得到直徑為300納米的銀納米線。圖8為本實(shí)施例制得的銀納米線粉體產(chǎn)品的掃描電子顯微鏡圖。實(shí)施例6在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，在制備過程中將反應(yīng)體系按比例擴(kuò)大20倍，其他工藝條件保持不變，制備得到與實(shí)施例2結(jié)果基本一致的直徑為40納米的銀納米線。圖9為本實(shí)施例放大反應(yīng)所制得的銀納米線粉體產(chǎn)品的掃描電子顯微鏡圖。本發(fā)明可用于化學(xué)及電化學(xué)催化、化學(xué)傳感器、生物分子傳感器、光學(xué)信息存儲(chǔ)、太陽能電池、電磁屏蔽、觸控屏幕等的一系列銀納米線材料的制備。與現(xiàn)有銀納米線的制備方法相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)該制備方法簡便、易行、不需要加熱；(2)該方法制得的銀納米直徑大范圍可調(diào)(如圖1、2、4、6及8，分別為實(shí)施例1、2、
3、4及5的產(chǎn)物，直徑有著顯著地差異)；(3)該制備方法工藝簡單，操作方便，重復(fù)性好(如實(shí)施例6，大體積合成所得結(jié)果與實(shí)施例2的小規(guī)模結(jié)果一致)，并且所得產(chǎn)品制備的透明導(dǎo)電薄膜具有高透光率、低表面電阻、低霧度等優(yōu)異性能與ITO透明導(dǎo)電薄膜性能完全類似。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種制備銀納米線的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)依次取有機(jī)胺溶劑、水、抗壞血酸以及表面活性劑混合，經(jīng)過攪拌或超聲溶解，得混合溶液A ;有機(jī)胺溶劑與水的體積比為0.1: 10 10: 0.1，表面活性劑的濃度為0.01 5摩爾/升，抗壞血酸的濃度為0.01 5摩爾/升； (2)取銀鹽前驅(qū)體、含氯無機(jī)鹽與多元醇溶劑混合，經(jīng)過攪拌或震蕩溶解，得混合溶液B ;銀鹽前驅(qū)體的濃度為0.01 5摩爾/升，含氯無機(jī)鹽的濃度為0.001 5毫摩爾/升； (3)將混合溶液A與混合溶液B按體積比1: 10 10:1混合，在暗室保持?jǐn)嚢鐸 48小時(shí)，得銀納米線原液； (4)用由水和乙醇組成的混合溶劑稀釋銀納米線原液，進(jìn)行洗滌、提純處理，得銀納米線濃縮液； (5)對(duì)銀納米線濃縮液進(jìn)行干燥，即得銀納米線粉體產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銀納米線的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)胺溶劑含有二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二乙胺、三乙胺、三丙胺、乙二胺中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銀納米線的制備方法，其特征在于，所述表面活性劑含有聚乙烯吡咯烷酮、氯代十六烷基吡啶、十六烷基三甲基氯化銨、聚二烯丙基二甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銀納米線的制備方法，其特征在于，所述銀鹽前驅(qū)體含有無水硝酸銀、三氟甲磺酸銀和醋酸銀中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銀納米線的制備方法，其特征在于，所述多元醇溶劑含有乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、丙三醇中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銀納米線的制備方法，其特征在于，所述含氯無機(jī)鹽含有分析純的氯化鋅、氯化鈉、氯化鉀、氯化鐵、氯化亞鐵、氯化鋁、氯鈀酸鉀、氯鉬酸、氯金酸中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銀納米線的制備方法，其特征在于，所述混合溶液A中，有機(jī)胺溶劑與水的體積比為0.5: 5 5: 0.5，表面活性劑的濃度為0.02 4摩爾/升，抗壞血酸的濃度為0.02 4摩爾/升；所述混合溶液B中，銀鹽前驅(qū)體的濃度為0.02 4摩爾/升，含氯無機(jī)鹽的濃度為0.02 4毫摩爾/升。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銀納米線的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，混合溶液A與混合溶液B的體積比為1: 5 5: 1，保持時(shí)間為2 36小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銀納米線的制備方法，其特征在于，步驟(4)中銀納米線原液被稀釋1.5 20倍，洗滌、提純處理采用離心分離，離心轉(zhuǎn)速為200 15000轉(zhuǎn)/分，離心時(shí)間為I 30分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銀納米線的制備方法，其特征在于，步驟(5)的干燥方式為噴霧干燥或鼓風(fēng)干燥，干燥溫度為50 300°C，干燥時(shí)間為30 300分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備銀納米線的方法，包括如下步驟(1)依次取有機(jī)胺溶劑、水、抗壞血酸以及表面活性劑，制得混合溶液A；(2)取銀鹽前驅(qū)體、含氯無機(jī)鹽與多元醇溶劑，制得混合溶液B；(3)將混合溶液A與混合溶液B混合，制得銀納米線原液；(4)稀釋銀納米線原液，進(jìn)行洗滌、提純處理，得銀納米線濃縮液；(5)對(duì)銀納米線濃縮液進(jìn)行干燥，即得銀納米線粉體產(chǎn)品。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)該制備方法簡便、易行、不需要加熱；(2)該方法制得的銀納米直徑大范圍可調(diào)；(3)該制備方法工藝簡單，操作方便，重復(fù)性好，并且所得產(chǎn)品制備的透明導(dǎo)電薄膜具有高透光率、低表面電阻、低霧度等優(yōu)異性能與ITO透明導(dǎo)電薄膜性能完全類似。
文檔編號(hào)B22F9/24GK103203467SQ20131013382
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者丁軼, 谷小虎, 王正元 申請(qǐng)人:蘇州冷石納米材料科技有限公司