本發(fā)明涉及一種基于離子液體制備銀納米線的方法及制備得到的銀納米線，屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

納米材料，由于其特殊的物理化學(xué)性能，近年來成為研究的熱點(diǎn)。在一維金屬納米線中，銀納米線由于具有良好的電導(dǎo)和熱導(dǎo)性能而被研究的最多。在許多應(yīng)用領(lǐng)域，銀納米線都具有潛在的用途，如銀納米線已應(yīng)用于偏光器件、光子晶體、催化以及生物和化學(xué)傳感器等領(lǐng)域，尤其在觸摸屏、透明電極以及柔性電子器件中有著重要的應(yīng)用前景。

目前，基于主流透明電極材料銦摻雜氧化錫(ITO)的脆性，復(fù)雜的工藝，高成本等方面的缺陷，銀納米線透明電極材料已成為最具潛力的替代材料。銀納米線的尺寸對銀納米線透明電極材料性能的影響至關(guān)重要，銀納米線的直徑越小，對可見光的散射越小，所制作的透明電極材料可見光透過率越高，霧度越低，光學(xué)性能越優(yōu)異。因此，直徑較小的銀納米線的制備，對于透明電極材料的應(yīng)用具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于離子液體制備銀納米線的方法。

本發(fā)明的目的還在于提供由上述基于離子液體制備銀納米線的方法制備得到的銀納米線。

為達(dá)到上述目的，一方面，本發(fā)明提供一種基于離子液體制備銀納米線的方法，其包括以下步驟：

(1)、將水溶性銀鹽、分散劑加入多羥基液態(tài)有機(jī)物中，得到混合液；

(2)、將離子液體加入到步驟(1)得到的混合液中，得到反應(yīng)母液；

以所述反應(yīng)母液的總體積計(jì)，該反應(yīng)母液中水溶性銀鹽的濃度為0.01-1.0mol/L；

分散劑的濃度為0.01-10.0mol/L；

離子液體的濃度為0.0001-0.005mol/L；

(3)、將步驟(2)得到的反應(yīng)母液進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，得到所述銀納米線。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其中，多羥基液態(tài)有機(jī)物的用量可以根據(jù)水溶性銀鹽的濃度及每次反應(yīng)需要加入的銀鹽的質(zhì)量來確定。如：在本發(fā)明具體實(shí)施方式中，假設(shè)反應(yīng)中水溶性銀鹽的濃度為A mol/L，需要加入的銀鹽的質(zhì)量為B g，則多羥基液態(tài)有機(jī)物的用量為：V＝(B/水溶性銀鹽的分子量)/AL。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法，步驟(1)中將水溶性銀鹽、分散劑加入到多羥基液態(tài)有機(jī)物后，可以通過超聲的方法來獲得澄清均勻的混合液；

步驟(2)中將離子液體加入到步驟(1)得到的混合液后也可以對體系進(jìn)行超聲以獲得反應(yīng)母液。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，所述水溶性銀鹽包括硝酸銀和/或醋酸銀；

更優(yōu)選地，所述水溶性銀鹽為硝酸銀。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，所述分散劑包括聚乙烯吡咯烷酮；

更優(yōu)選地，所述分散劑包括聚乙烯吡咯烷酮K30、聚乙烯吡咯烷酮K60、聚乙烯吡咯烷酮K90及聚乙烯吡咯烷酮K120中的一種或幾種的組合；

進(jìn)一步優(yōu)選為聚乙烯吡咯烷酮K30。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，所述多羥基液態(tài)有機(jī)物包括乙二醇、丙三醇及聚乙二醇中的一種或幾種的組合；

更優(yōu)選地，所述多羥基液態(tài)有機(jī)物為乙二醇。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，所述離子液體包括季銨鹽離子液體；

更優(yōu)選地，所述離子液體包括四丙基氯化銨、四丙基溴化銨、四丁基氯化銨、四甲基氯化銨、四乙基氯化銨、四甲基溴化銨、四乙基溴化銨及四丁基溴化銨中的一種或幾種的組合；

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述離子液體包括四丙基氯化銨、四丙基溴化銨及四丁基氯化銨中的一種或幾種的組合。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，所述離子液體為四丙基氯化銨。

其中，本發(fā)明制備過程中離子液體作用機(jī)理：

1)、Ag⁺首先被還原成粒徑<50nm的Ag納米粒子；

2)、這些小尺寸的Ag納米粒子比較活潑、不穩(wěn)定，其容易重新溶解成Ag原子；

3)、離子液體分子鏈能吸附這些新鮮的溶解所得的Ag原子，因而這些Ag原子在其分子鏈上可以有序組裝形成一維銀納米線，并且在形成銀納米線過程中，分散劑會對銀納米線側(cè)向晶面具有一定的包覆作用；

如：以四丁基氯化銨為例，其結(jié)構(gòu)式如下式(1)所示：

其中，Cl^-離子的作用：a、作為緩釋劑以固定銀離子，其可以降低反應(yīng)初始階段的游離銀離子的濃度，有利于納米銀線晶種的形成，b、其可以吸附于新生成的Ag納米顆粒表面，使納米顆粒帶負(fù)電而相互排斥，避免由于團(tuán)聚生成較大的Ag顆粒，使Ag納米顆粒保持較小的尺寸，有利于后續(xù)銀顆粒的溶解；

四丁基銨的作用：用作軟模板，溶解的銀原子在該軟模板上重新自組裝形成一維的銀納米線。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，以所述反應(yīng)母液的總體積計(jì)，該反應(yīng)母液中水溶性銀鹽的濃度為0.4mol/L，分散劑的濃度為0.6mol/L，離子液體的濃度為0.001mol/L。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，步驟(3)中所述反應(yīng)溫度為80-200℃，反應(yīng)時(shí)間為1h-12h。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，步驟(3)中所述反應(yīng)溫度為130℃，反應(yīng)時(shí)間為5h。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法，在本發(fā)明具體的實(shí)施方式中，步驟(3)反應(yīng)結(jié)束后可以對反應(yīng)所得產(chǎn)物進(jìn)行離心分離以得到所述銀納米線。

另一方面，本發(fā)明還提供了由上述基于離子液體制備銀納米線的方法制備得到的銀納米線，該銀納米線的直徑小于60nm。

本發(fā)明所提供的銀納米線的制備方法利用離子液體作為軟模板，反應(yīng)初期生成的銀納米顆粒溶解，重新于離子液體分子鏈上進(jìn)行組裝，進(jìn)而形成直徑小于60nm的銀納米線。

本發(fā)明所提供的基于離子液體制備銀納米線的方法工藝簡單，成本低，能得到直徑較小的銀納米線。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中制備得到的銀納米線的掃描電鏡圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中制備得到的銀納米線的掃描電鏡圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例3中制備得到的銀納米線的掃描電鏡圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例4中制備得到的銀納米線的掃描電鏡圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例5中制備得到的銀納米線的掃描電鏡圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例6中制備得到的銀納米線的掃描電鏡圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例7中制備得到的銀納米線的掃描電鏡圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例8中制備得到的銀納米線的掃描電鏡圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例9中制備得到的銀納米線的掃描電鏡圖；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例10中制備得到的銀納米線的掃描電鏡圖。

具體實(shí)施方式

為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)結(jié)合以下具體實(shí)施例及說明書附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說明，但不能理解為對本發(fā)明的可實(shí)施范圍的限定。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供了一種基于離子液體制備銀納米線的方法，其包括以下步驟：

(1)、分別稱取67.9g的硝酸銀和66.6g的聚乙烯吡咯烷酮K30，并將其加入到1000mL的乙二醇中，超聲，得到澄清均勻的混合液；

(2)、稱取0.2218g的四丙基氯化銨，并將其加入到所述混合液中，超聲得到反應(yīng)母液；

(3)、將所述反應(yīng)母液，在130℃反應(yīng)5h，得到混合物；將所述混合物離心后收集沉淀，得到所述銀納米線。

對本實(shí)施例制備得到的銀納米線進(jìn)行掃描電鏡分析，其掃描電鏡圖如圖1所示，由圖1可知，本實(shí)施例制備得到的銀納米線的平均直徑約為40nm(本發(fā)明實(shí)施例中平均直徑的測量方法為本領(lǐng)域公知的方法，即通常測量50根銀納米線的直徑，然后再將這50根銀納米線直徑的平均值作為實(shí)施例制備得到的銀納米線的平均直徑)。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供了一種基于離子液體制備銀納米線的方法，其包括以下步驟：

(1)、分別稱取67.9g的硝酸銀和66.6g的聚乙烯吡咯烷酮K30，并將其加入到1000mL乙二醇中，超聲，得到澄清均勻的混合液；

(2)、稱取0.0111g的四丙基溴化銨，并將其加入到所述混合液中，超聲得到反應(yīng)母液；

(3)、將所述反應(yīng)母液，在130℃反應(yīng)5h，得到混合物；再將所述混合物離心后收集沉淀，得到所述銀納米線。

對本實(shí)施例制備得到的銀納米線進(jìn)行掃描電鏡分析，其掃描電鏡圖如圖2所示，由圖2可知，本實(shí)施例制備得到的銀納米線的平均直徑約為40nm，但是存在少數(shù)顆粒狀的銀，其原因?yàn)椋弘x子液體四丙基溴化銨添加量過少，進(jìn)而導(dǎo)致溴離子的量過少，反應(yīng)初期，溴離子所固定的銀離子量明顯減少，造成游離銀離子量的顯著增加，進(jìn)而容易造成顆粒晶種的形成而長成顆粒。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供了一種基于離子液體制備銀納米線的方法，其包括以下步驟：

(1)、分別稱取67.9g的硝酸銀和66.6g的聚乙烯吡咯烷酮K30，并將其加入到1000mL乙二醇中，超聲，得到澄清均勻的混合液；

(2)、稱取11.1089g的四丁基氯化銨，并將其加入到所述混合液中，超聲，得到反應(yīng)母液；

(3)、將所述反應(yīng)母液，在130℃反應(yīng)5h，得到混合物；再將所述混合物離心后收集沉淀，得到所述銀納米線。

對本實(shí)施例制備得到的銀納米線進(jìn)行掃描電鏡分析，其掃描電鏡圖如圖3所示，由圖3可知，本實(shí)施例制備得到的銀納米線的平均直徑約為40nm，但是存在少數(shù)顆粒狀的銀；其原因?yàn)椋弘x子液體四丁基氯化銨添加量過多，導(dǎo)致氯離子的量過多，由于反應(yīng)中存在氧氣，使得形成的銀線晶種易被氧氣及氯離子氧化蝕刻而形成顆粒。

實(shí)施例4

本實(shí)施例提供了一種基于離子液體制備銀納米線的方法，其包括以下步驟：

(1)、分別稱取67.9g的硝酸銀和66.6g的聚乙烯吡咯烷酮K30，并將其加入到1000mL乙二醇中，超聲，得到澄清均勻的混合液；

(2)、稱取0.1108g的四丙基氯化銨及0.1330g的四丙基溴化銨，并將其加入到所述混合液中，超聲得到反應(yīng)母液；

(3)、將所述反應(yīng)母液，在130℃反應(yīng)5h，得到混合物；再將所述混合物離心后收集沉淀，得到所述銀納米線。

對本實(shí)施例制備得到的銀納米線進(jìn)行掃描電鏡分析，其掃描電鏡圖如圖4所示，由圖4可知，本實(shí)施例制備得到的銀納米線的平均直徑約為40nm。

實(shí)施例5

本實(shí)施例提供了一種基于離子液體制備銀納米線的方法，其包括以下步驟：

(1)、分別稱取67.9g的硝酸銀和66.6g的聚乙烯吡咯烷酮K30，并將其加入到1000mL的乙二醇中，超聲，得到澄清均勻的混合液；

(2)、稱取0.2218g的四丙基氯化銨，并將其加入到所述混合液中，超聲得到反應(yīng)母液；

(3)、將所述反應(yīng)母液，在70℃反應(yīng)5h，得到混合物；將所述混合物離心后收集沉淀，得到所述銀納米線。

對本實(shí)施例制備得到的銀納米線進(jìn)行掃描電鏡分析，其掃描電鏡圖如圖5所示，由圖5可知，本實(shí)施例所得產(chǎn)物中只生成了少數(shù)銀納米線，該銀納米線的平均直徑約為35nm，但是生成了一些顆粒狀的銀。其原因?yàn)椋罕緦?shí)施例制備過程反應(yīng)溫度較低，使得反應(yīng)進(jìn)行的比較緩慢，所形成的銀線晶種尺寸小，而長成較細(xì)的銀線，同時(shí)，由于溫度過低，反應(yīng)動力不足，所形成的顆粒狀晶種很難長成銀線，所以產(chǎn)物中有顆粒狀的銀存在。

實(shí)施例6

本實(shí)施例提供了一種基于離子液體制備銀納米線的方法，其包括以下步驟：

(1)、分別稱取67.9g的硝酸銀和66.6g的聚乙烯吡咯烷酮K30，并將其加入到1000mL的乙二醇中，超聲，得到澄清均勻的混合液；

(2)、稱取0.2218g的四丙基氯化銨，并將其加入到所述混合液中，超聲得到反應(yīng)母液；

(3)、將所述反應(yīng)母液，在210℃反應(yīng)5h，得到混合物；將所述混合物離心后收集沉淀，得到所述銀納米線。

對本實(shí)施例制備得到的銀納米線進(jìn)行掃描電鏡分析，其掃描電鏡圖如圖6所示，由圖6可知，本實(shí)施例制備得到的銀納米線的平均直徑約為135nm。其原因?yàn)椋罕緦?shí)施例制備過程中反應(yīng)溫度較高，反應(yīng)劇烈，反應(yīng)初期得到的銀線晶種尺寸較大，所以導(dǎo)致最后所得銀納米線直徑較大。

實(shí)施例7

本實(shí)施例提供了一種基于離子液體制備銀納米線的方法，其包括以下步驟：

(1)、分別稱取67.9g的硝酸銀和444g的聚乙烯吡咯烷酮K30，并將其加入到1000mL的乙二醇中，超聲，得到澄清均勻的混合液；

(2)、稱取0.2218g的四丙基氯化銨，并將其加入到所述混合液中，超聲得到反應(yīng)母液；

(3)、將所述反應(yīng)母液，在130℃反應(yīng)5h，得到混合物；將所述混合物離心后收集沉淀，得到所述銀納米線。

對本實(shí)施例制備得到的銀納米線進(jìn)行掃描電鏡分析，其掃描電鏡圖如圖7所示，由圖7可知，本實(shí)施例制備得到的產(chǎn)物中僅生成了少數(shù)短棒狀的銀，產(chǎn)物中絕大多數(shù)為顆粒狀的銀。其原因?yàn)椋罕緦?shí)施例制備過程中分散劑聚乙烯吡咯烷酮K30的添加量過多，使得形成的銀線晶種的所有表面全部被包覆，最終導(dǎo)致形成較多顆粒狀的銀。

實(shí)施例8

本實(shí)施例提供了一種基于離子液體制備銀納米線的方法，其包括以下步驟：

(1)、分別稱取67.9g的硝酸銀和66.6g的聚乙烯吡咯烷酮K30，并將其加入到1000mL的乙二醇中，超聲，得到澄清均勻的混合液；

(2)、稱取0.2218g的四丙基氯化銨，并將其加入到所述混合液中，超聲得到反應(yīng)母液；

(3)、將所述反應(yīng)母液，在190℃反應(yīng)2h，得到混合物；將所述混合物離心后收集沉淀，得到所述銀納米線。

對本實(shí)施例制備得到的銀納米線進(jìn)行掃描電鏡分析，其掃描電鏡圖如圖8所示，由圖8可知，本實(shí)施例制備得到的銀納米線的平均直徑約為55nm。

實(shí)施例9

本實(shí)施例提供了一種基于離子液體制備銀納米線的方法，其包括以下步驟：

(1)、分別稱取67.9g的硝酸銀和66.6g的聚乙烯吡咯烷酮K30，并將其加入到1000mL的乙二醇中，超聲，得到澄清均勻的混合液；

(2)、稱取0.2218g的四丙基氯化銨，并將其加入到所述混合液中，超聲得到反應(yīng)母液；

(3)、將所述反應(yīng)母液，在90℃反應(yīng)10h，得到混合物；將所述混合物離心后收集沉淀，得到所述銀納米線。

對本實(shí)施例制備得到的銀納米線進(jìn)行掃描電鏡分析，其掃描電鏡圖如圖9所示，由圖9可知，本實(shí)施例制備得到的銀納米線的平均直徑約為35nm。

實(shí)施例10

本實(shí)施例提供了一種基于離子液體制備銀納米線的方法，其包括以下步驟：

(1)、分別稱取67.9g的硝酸銀和221.8g的聚乙烯吡咯烷酮K30，并將其加入到1000mL的乙二醇中，超聲，得到澄清均勻的混合液；

(2)、稱取0.2218g的四丙基氯化銨，并將其加入到所述混合液中，超聲得到反應(yīng)母液；

(3)、將所述反應(yīng)母液，在130℃反應(yīng)5h，得到混合物；將所述混合物離心后收集沉淀，得到所述銀納米線。

對本實(shí)施例制備得到的銀納米線進(jìn)行掃描電鏡分析，其掃描電鏡圖如圖10所示，由圖10可知，本實(shí)施例制備得到的銀納米線的平均直徑約為40nm。