本發(fā)明涉及納米材料制備技術(shù)，特別是一種基于混合溶劑制備可控長度納米銀線的制備方法。

背景技術(shù)：

近年來隨著觸控電子產(chǎn)品的廣泛普及對觸摸屏的要求越來越高，特別是新一代觸控產(chǎn)品對透光率、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、制作過程復(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。納米銀材料尤其是納米銀線具有獨(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，合成納米銀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)沉積等方式制備納米銀材料；軟模板法則是以高分子表面活性劑為模板，再以化學(xué)還原法制備各類納米銀材料。采用模板法的優(yōu)點(diǎn)是可以嚴(yán)格控制納米銀材料的形貌，但是其尺寸、形貌又受控于模板本身所具有的形貌、尺寸，這就對合成模板提出了較高的要求，同時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、大量地合成納米銀材料。

濕法化學(xué)合成法是目前用于制備納米銀材料的主要方法。美國專利US7585349公開了以Pt或Ag為晶種，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納米銀線；中國專利申請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納米銀線；中國專利申請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納米銀線；中國專利申請201210201644.8公開了幾種加熱方式大量制備得到納米銀線。盡管這些方法都能夠有效地制備出納米銀線，但是這類合成方法往往都需要高溫加熱或者加入惰性氣體，因此在大量制備時將面臨一個高溫能耗的問題，不僅制備過程能量消耗大而且可能會因?yàn)楦邷貛肀ǖ奈ｋU，同時升溫降溫過程耗時相對較長，難以實(shí)現(xiàn)大量、快速、連續(xù)、簡便地制備銀納米線。而且現(xiàn)有方法未涉及調(diào)整納米銀線線長的問題。因此發(fā)展一種低能耗、簡便、快速、可控線長、大量制備納米銀線的方法就顯得非常重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種簡單可控線長的納米銀線的制備方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于混合溶劑制備可控長度納米銀線的制備方法，包括以下步驟：

S1、依次取多元醇、水與表面活性劑混合，經(jīng)溶解得混合溶液A；

S2、取銀鹽前驅(qū)體、含氯無機(jī)鹽與多元醇混合，經(jīng)溶解得混合溶液B；

S3、將混合溶液A與混合溶液B按體積比1：10~10：1混合，經(jīng)加熱后得納米銀線原液；

S4、用溶劑稀釋納米銀線原液，進(jìn)行離心、濃縮，得納米銀線濃縮液；

S5、對納米銀線濃縮液進(jìn)行干燥處理，即得納米銀線粉體。

進(jìn)一步地，所述多元醇與水的體積比為0.01：100~100：0.01。

更進(jìn)一步地，所述多元醇與水的體積比為0.1：100~100：0.1。

進(jìn)一步地，所述表面活性劑在混合溶液A中的濃度是0.01~5mol/L。

更進(jìn)一步地，所述表面活性劑在混合溶液A中的濃度是0.02~4mol/L。

進(jìn)一步地，所述表面活性劑是聚乙烯吡咯烷酮、氯化十六烷基吡啶、十六烷基三甲基氯化銨、聚二甲基二烯丙基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨中的至少一種。

進(jìn)一步地，所述多元醇為乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、丙三醇中的至少一種。

進(jìn)一步地，所述銀鹽前驅(qū)體在混合溶液B中的濃度為0.01~5mol/L，含氯無機(jī)鹽在混合溶液B中的濃度為0.001~5mmol/L。

更進(jìn)一步地，所述銀鹽前驅(qū)體在混合溶液B中的濃度為0.02~4mol/L，含氯無機(jī)鹽在混合溶液B中的濃度為0.02~4mmol/L。

進(jìn)一步地，所述銀鹽前驅(qū)體是無水硝酸銀、三氟甲磺酸銀和醋酸銀中至少一種。

進(jìn)一步地，所述含氯無機(jī)鹽是氯化鋅、氯化鈉、氯化鉀、氯化鐵、氯化亞鐵、氯化鋁、四氯鈀酸鉀、氯鉑酸、氯金酸中的至少一種。

進(jìn)一步地，所述混合溶液A與混合溶液B的體積比是1：5~5：1。

進(jìn)一步地，所述步驟S3的加熱是：用鼓風(fēng)干燥箱在90~200℃加熱1~24h。

更進(jìn)一步地，所述步驟S3的加熱是：用鼓風(fēng)干燥箱在100~150℃加熱2~16h。

進(jìn)一步地，所述步驟S4的溶劑是水、丙酮、乙醇中的至少一種。

進(jìn)一步地，所述步驟S4中，納米銀線原液被稀釋1.5～20倍。

進(jìn)一步地，所述步驟S4中，離心轉(zhuǎn)速為200～15000轉(zhuǎn)/分，離心時間為1～30分鐘。

進(jìn)一步地，所述步驟S5干燥為噴霧干燥或鼓風(fēng)干燥，干燥溫度為50～300℃，干燥時間為10～300分鐘。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明方法通過調(diào)控混合溶液A中水與多元醇的比例，達(dá)到精確調(diào)控納米銀線線長的目的，可精確調(diào)整納米銀線線長在5~20μm。

2、本發(fā)明方法工藝簡單，操作方便，重復(fù)性好，易于實(shí)現(xiàn)，用所得納米銀線制備的不同規(guī)格導(dǎo)電薄膜具有高透光率、低表面電阻、低霧度等優(yōu)異性能；所制備出的納米銀線可用于化學(xué)及電化學(xué)、化學(xué)傳感器、生物分子傳感器、薄膜開關(guān)、光學(xué)信息存儲、太陽能電池、電磁屏蔽、觸控屏幕等領(lǐng)域；同時制備成本低，可控性好，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1制備的銀納米線的電子顯微鏡圖；

圖2為實(shí)施例1制備的銀納米線的掃描電子顯微鏡圖；

圖3為實(shí)施例2制備的銀納米線的光學(xué)顯微鏡圖；

圖4為實(shí)施例2制備的銀納米線的掃描電子顯微鏡圖；

圖5為實(shí)施例3制備的銀納米線的光學(xué)顯微鏡圖；

圖6為實(shí)施例3制備的銀納米線的掃描電子顯微鏡圖；

圖7為實(shí)施例4制備的銀納米線的光學(xué)顯微鏡圖；

圖8為實(shí)施例4制備的銀納米線的掃描電子顯微鏡圖；

圖9為實(shí)施例5制備的銀納米線的光學(xué)顯微鏡圖；

圖10為實(shí)施例5制備的銀納米線的掃描電子顯微鏡圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明：

實(shí)施例1

按照以下步驟制備納米銀線：

1、取0.1mL水加入到100mL乙二醇中，攪拌溶解后，再加聚乙烯吡咯烷酮（控制濃度為0.1mol/L），攪拌溶解均勻，得混合溶液A；

2、取1克硝酸銀加入25mL乙二醇中，攪拌溶解，再依次加入0.005克氯化鉀、0.0025克氯化鐵，充分混勻，得混合溶液B；

3、將混合溶液A與混合溶液B按體積比5：1混合，然后在鼓風(fēng)干燥箱145℃下保持4h，自然冷卻后得納米銀線原液；

4、用由水和乙醇組成的混合溶劑將納米銀線原液稀釋5倍，然后以3500轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速離心處理30分鐘，濃縮得納米銀線濃縮液；

5、將濃縮液置于鼓風(fēng)干燥箱中，120℃下烘烤10分鐘，得納米銀線粉體。

圖1所示是本實(shí)施例制備的銀納米線粉體的光學(xué)顯微鏡圖，圖2所示是本實(shí)施例制備的銀納米線粉體的掃描電子顯微鏡圖，平均線長20μm，平均線徑40nm。

所有附圖中的文字除了表示放大倍數(shù)、長度等必要信息外，沒有其他含義。

實(shí)施例2

將實(shí)施例1步驟1中乙二醇和水的體積比改為100：0.5，其他工藝參數(shù)保持不變，按照實(shí)施例1制備方法，制得納米銀線粉體。

圖3所示是本實(shí)施例制備的銀納米線粉體的光學(xué)顯微鏡圖，圖4所示是本實(shí)施例制備的銀納米線粉體的掃描電子顯微鏡圖，平均線長15μm，平均線徑40nm。

實(shí)施例3

將實(shí)施例1步驟1中乙二醇和水的體積比改為100：1，其他工藝參數(shù)保持不變，按照實(shí)施例1制備方法，制得納米銀線粉體。

圖5所示是本實(shí)施例制備的銀納米線粉體的光學(xué)顯微鏡圖，圖6所示是本實(shí)施例制備的銀納米線粉體的掃描電子顯微鏡圖，平均線長10μm，平均線徑40nm。

實(shí)施例4

將實(shí)施例1步驟1中乙二醇和水的體積比改為100：2，其他工藝參數(shù)保持不變，按照實(shí)施例1制備方法，制得納米銀線粉體。

圖7所示是本實(shí)施例制備的銀納米線粉體的光學(xué)顯微鏡圖，圖8所示是本實(shí)施例制備的銀納米線粉體的掃描電子顯微鏡圖，平均線長5μm，平均線徑40nm。

實(shí)施例5

將實(shí)施例1的反應(yīng)體系按比例擴(kuò)大20倍，其他工藝條件保持不變，按照實(shí)施例1制備方法，制得納米銀線粉體。

圖9所示是本實(shí)施例制備的銀納米線粉體的光學(xué)顯微鏡圖，圖10所示是本實(shí)施例制備的銀納米線粉體的掃描電子顯微鏡圖，平均線長20μm，平均線徑40nm。本實(shí)施例證明本發(fā)明方法可規(guī)?；a(chǎn)。

實(shí)施例6

按照以下步驟制備納米銀線：

1、取0.01mL水加入到100mL丙二醇中，攪拌溶解后，再加氯化十六烷基吡啶（控制濃度為0.01mol/L），攪拌溶解均勻，得混合溶液A；

2、取0.01mol三氟甲磺酸銀加入1000mL丙二醇中，攪拌溶解，再加入0.001mmol氯化鋁，充分混勻，得混合溶液B；

3、將混合溶液A與混合溶液B按體積比1：10混合，然后在鼓風(fēng)干燥箱200℃下保持1h，自然冷卻后得納米銀線原液；

4、用水將納米銀線原液稀釋1.5倍，然后以15000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速離心處理1分鐘，濃縮得納米銀線濃縮液；

5、將濃縮液置于鼓風(fēng)干燥箱中，300℃下烘烤10分鐘，得納米銀線粉體。

實(shí)施例7

按照以下步驟制備納米銀線：

1、取0.01mL丁二醇加入到100mL水中，攪拌溶解后，再加十六烷基三甲基氯化銨（控制濃度為5mol/L），攪拌溶解均勻，得混合溶液A；

2、取0.5mol醋酸銀加入100mL丁二醇中，攪拌溶解，再加入0.5mmol氯化鋅，充分混勻，得混合溶液B；

3、將混合溶液A與混合溶液B按體積比10：1混合，然后在鼓風(fēng)干燥箱90℃下保持24h，自然冷卻后得納米銀線原液；

4、用丙酮將納米銀線原液稀釋20倍，然后以200轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速離心處理30分鐘，濃縮得納米銀線濃縮液；

5、將濃縮液噴霧干燥，干燥溫度為50℃，干燥時間為300分鐘，得納米銀線粉體。

實(shí)施例8

按照以下步驟制備納米銀線：

1、取0.1mL戊二醇加入到100mL水中，攪拌溶解后，再加聚二甲基二烯丙基氯化銨（控制濃度為0.02mol/L），攪拌溶解均勻，得混合溶液A；

2、取0.02mol三氟甲磺酸銀加入1000mL戊二醇中，攪拌溶解，再加入0.02mmol氯鉑酸，充分混勻，得混合溶液B；

3、將混合溶液A與混合溶液B按體積比1：5混合，然后在鼓風(fēng)干燥箱100℃下保持16h，自然冷卻后得納米銀線原液；

4、用水和丙酮的混合溶劑將納米銀線原液稀釋10倍，然后以1000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速離心處理10分鐘，濃縮得納米銀線濃縮液；

5、將濃縮液置于鼓風(fēng)干燥箱中，150℃下烘烤100分鐘，得納米銀線粉體。

實(shí)施例9

按照以下步驟制備納米銀線：

1、取5mL水加入到100mL丙三醇中，攪拌溶解后，再加十六烷基三甲基溴化銨（控制濃度為4mol/L），攪拌溶解均勻，得混合溶液A；

2、取0.2mol三氟甲磺酸銀、0.2mol醋酸銀加入100mL丙三醇中，攪拌溶解，再加入0.2mmol氯鉑酸、0.2mmol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按體積比1：1混合，然后在鼓風(fēng)干燥箱150℃下保持2h，自然冷卻后得納米銀線原液；

4、用水和乙醇的混合溶劑將納米銀線原液稀釋5倍，然后以1500轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速離心處理20分鐘，濃縮得納米銀線濃縮液；

5、將濃縮液置于鼓風(fēng)干燥箱中，100℃下烘烤120分鐘，得納米銀線粉體。

實(shí)施例10

按照以下步驟制備納米銀線：

1、取50mL水加入到50mL丙三醇、50mL丁二醇中，攪拌溶解后，再加十六烷基三甲基溴化銨（控制濃度為1mol/L），攪拌溶解均勻，得混合溶液A；

2、取0.1mol硝酸銀加入1000mL丙三醇中，攪拌溶解，再加入0.2mmol四氯鈀酸鉀，充分混勻，得混合溶液B；

3、將混合溶液A與混合溶液B按體積比1：3混合，然后在鼓風(fēng)干燥箱120℃下保持10h，自然冷卻后得納米銀線原液；

4、用乙醇將納米銀線原液稀釋3倍，然后以800轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速離心處理30分鐘，濃縮得納米銀線濃縮液；

5、將濃縮液置于鼓風(fēng)干燥箱中，80℃下烘烤180分鐘，得納米銀線粉體。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。