一鍋法制備不同直徑銀納米線的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新型功能納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種一鍋法制備不同直徑銀納米線的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來，納米銀線由于其優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱以及催化性能，引起了人們的廣泛關(guān)注，尤其是在透明導(dǎo)電薄膜領(lǐng)域有著極大的應(yīng)用前景。ITO作為傳統(tǒng)的導(dǎo)電薄膜材料有著優(yōu)良的導(dǎo)電性和透明度，但因其質(zhì)地較脆并受到尺寸效應(yīng)的限制，急需新材料作為替代品。目前，碳納米管、石墨烯、金屬網(wǎng)格以及金屬納米線作為ITO的潛在替代品受到了許多學(xué)者的研究，尤其是銀納米線，因?yàn)殂y納米線不僅具有良好的導(dǎo)電性和透明性，而且具有較好的柔性，在新一代透明導(dǎo)電薄膜材料中有著明顯的優(yōu)勢。除此之外，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)不同長徑比的銀納米線制備的透明電極有著明顯的性能差異。
[0003 ]目前，制備銀納米線的主要方法有模板法、溶劑熱法以及多元醇法。模板法所制備的銀納米線規(guī)格受到模板的限制而且需要去除模板，較為麻煩。溶劑熱法，使用酒精、水等作為溶劑時(shí)所得銀納米線的純度較低，副產(chǎn)物較多，且長徑比較小。乙二醇法相對較為簡單、高效，是最有可能工業(yè)化制備銀納米線的方法。但目前使用的各種改良的乙二醇法，試驗(yàn)步驟仍較為繁瑣，制備效率和可重復(fù)性不高，不利于銀納米線的規(guī)模化制備。此外，由于銀納米線尤其是超細(xì)銀納米線在透明導(dǎo)電薄膜領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價(jià)值及不同規(guī)格銀納米線對其性能的影響，對不同規(guī)格銀納米線有著強(qiáng)烈的需求。因此，如何簡化銀納米線的制備工藝，擴(kuò)大制備規(guī)模，制備出具有不同長徑比及超細(xì)銀納米線，是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一鍋法制備不同直徑銀納米線的方法，采用該方法制得的銀納米線形貌均一且產(chǎn)率較高。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一鍋法制備不同直徑銀納米線的方法，具體為:將硝酸銀(AgN03)、鹵鹽和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)按比例一次性溶于乙二醇(簡稱EG)中，并直接加熱至120 —180°C反應(yīng)20 —180min，反應(yīng)結(jié)束后，添加蒸餾水稀釋，反復(fù)離心洗滌以除去溶液中的離子和PVP，即得到直徑40 — 200nm的純凈銀納米線。
[0006]所述硝酸銀與鹵鹽的摩爾比為10 — 1000:1。乙二醇中硝酸銀的濃度為0.025 —
0.20 M0
[0007]具體的，所述聚乙烯吡咯烷酮的添加量以單體N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)計(jì)，硝酸銀與N-乙烯基吡咯烷酮的摩爾比為1:1一9。即:實(shí)驗(yàn)中PVP的摩爾數(shù)是按照其單體NVP的分子量進(jìn)行計(jì)算。
[0008]具體的，所述鹵鹽可以為NiCl2、CuCl2、NaCl和NaBr中的一種或兩種以上的混合物。
[0009]作為上述一鍋法制備不同直徑銀納米線的優(yōu)選方法，可以是:將硝酸銀、NiCl2、NaBr和聚乙烯吡咯烷酮按比例一次性溶于乙二醇中，并直接加熱至140°C反應(yīng)20 — 180min;其中，硝酸銀與NiCl2的摩爾比為250:1，硝酸銀與NaBr的摩爾比為100:1。
[0010]AgNO3與PVPiS的用量符合化學(xué)計(jì)量摩爾比，并且AgNO3濃度控制在0.025 —0.20mol/L，PVP與AgNO3摩爾比控制在1: 1一9:1，鹵鹽與AgNO3摩爾比控制在1:10 — 1:1000。不同的鹵鹽具有不同的可適用摩爾比，不同的反應(yīng)物比例和AgNO3濃度所制備的銀納米線的直徑和產(chǎn)量不同。溫度決定反應(yīng)速度，溫度越高反應(yīng)速度越快，且直徑越粗。不同的溫度對應(yīng)不同的鹵鹽用量，否則將降低產(chǎn)量甚至得不到銀納米線。
[0011 ] 通過混合使用NiCl2和NaBr作為控制劑，并通過控制其與AgNO3的比例和反應(yīng)溫度(在140°C條件下，NiCl2與AgNO3摩爾比1:250，NaBr與AgNO3摩爾比1:100)，能夠高效的制備出直徑為20nm左右的超細(xì)銀納米線。
[0012]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明制備方法具有工藝簡單高效，產(chǎn)率高等特點(diǎn)，適合大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。所制備出的銀納米線形貌均一，可以通過改變反應(yīng)溫度、AgNO3濃度、AgNO3與PVPi鹽的摩爾比，以及鹵鹽種類來控制銀納米線的直徑和長度，為銀納米線在透明導(dǎo)電膜領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0013]圖1為實(shí)施例1制得的銀納米線的XRD圖；
圖2為實(shí)施例1制得的銀納米線的掃描電子顯微鏡圖；
圖3為實(shí)施例2制得的銀納米線的掃描電子顯微鏡圖；
圖4為實(shí)施例6制得的銀納米線的掃描電子顯微鏡圖；
圖5為實(shí)施例7制得的銀納米線的掃描電子顯微鏡圖；
圖6為實(shí)施例9制得的銀納米線的掃描電子顯微鏡圖；
圖7為實(shí)施例11制得的銀納米線的掃描電子顯微鏡圖；
圖8為實(shí)施例14制得的銀納米線的掃描電子顯微鏡圖；
圖9為實(shí)施例17制得的銀納米線的掃描電子顯微鏡圖；
圖10為實(shí)施例19制得的銀納米線的掃描電子顯微鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步地詳細(xì)介紹，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。
[0015]實(shí)施例1
取PVP 10g、AgN03 5.1g(0.03mol)、4mL 0.03M的NiCl2溶液溶于600mL EG中，直接加熱至140°C，反應(yīng)60min(反應(yīng)期間溶液由無色變?yōu)辄S色，再變?yōu)榧t褐色，再變?yōu)榛揖G色)。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫。按體積比2:1用蒸餾水進(jìn)行稀釋，在4000rpm條件下離心洗滌兩遍，保存在水或者酒精中。
[0016]上述制備所得銀納米線的XRD圖見圖1。由圖1可以看出:XRD結(jié)果表明所制備的產(chǎn)品為純凈的面心立方結(jié)構(gòu)的金屬銀，沒有其它雜質(zhì)峰，說明本方法制備的產(chǎn)品純度很高。
[0017]上述制備所得銀納米線的掃描電子顯微鏡圖見圖2。由圖2可以看出:所制備的銀納米線形貌均一，直徑為45nm左右，長度為35nm左右，幾乎沒有任何顆粒副產(chǎn)物，純度極高。
[0018]實(shí)施例2
取PVP 10g、AgN03 5.1g、4mL 0.03M的NiCl2溶液溶于600mL EG中，加熱至 160°C，反應(yīng)60min(反應(yīng)期間溶液由無色變?yōu)辄S色，再變?yōu)榧t褐色，再變?yōu)榛揖G色)。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫。按體積比2:1用蒸餾水進(jìn)行稀釋，在4000rpm條件下離心洗滌兩遍，保存在水或者酒精中。
[0019]上述制備所得的銀納米線的掃描電子顯微鏡圖見圖3。由圖3可以看出:所制備的銀納米線形貌均一，直徑在55nm左右，長度在20μπι左右。
[0020]實(shí)施例3
取PVP 10g、AgN03 5.1g、4mL 0.03M的NiCl2溶液溶于600mL EG中，加熱至 180°C，反應(yīng)60min(反應(yīng)期間溶液由無色變?yōu)辄S色，再變?yōu)榧t褐色，再變?yōu)榛揖G色)。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫。按體積比2:1用蒸餾水進(jìn)行稀釋，在4000rpm條件下離心洗滌兩遍，保存在水或者酒精中。
[0021 ]掃描電子顯微鏡測試顯示:所制備的銀納米線形貌均一，直徑在65nm左右，長度在5μηι左右。
[0022]實(shí)施例4
取PVP 10g、AgN03 2.5g、4mL 0.03M的NiCl2溶液溶于600mL EG中，加熱至 140°C，反應(yīng)60min(反應(yīng)期間溶液由無色變?yōu)辄S色，再變?yōu)榧t褐色，再變?yōu)榛揖G色)。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫。按體積比2:1用蒸餾水進(jìn)行稀釋，在4000rpm條件下離心洗滌兩遍，保存在水或者酒精中。
[0023]掃描電子顯微鏡測試顯示:所制備的銀納米線形貌均一，直徑在45nm左右，長度在5μηι左右。
[0024]實(shí)施例5
取PVP 10g、AgN03 10.2g、4mL 0.03M的NiCl2溶液溶于600mL EG中，加熱至 140°C，反應(yīng)60min(反應(yīng)期間溶液由無色變?yōu)辄S色，再變?yōu)榧t褐色，再變?yōu)榛揖G色)。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫。按體積比2:1用蒸餾水進(jìn)行稀釋，在4000rpm條件下離心洗滌兩遍，保存在水或者酒精中。
[0025]掃描電子顯微鏡測試顯示:所制備的銀納米線形貌均一，直徑在54nm左右，長度在15μηι左右。
[0026]實(shí)施例6
取PVP 10g,AgN03 15.3g，4mL 0.03M的NiCl2溶液溶于600mL EG中，加熱至 140°C，反應(yīng)60min(反應(yīng)期間溶液由無色變?yōu)辄S色，再變?yōu)榧t褐色，再變?yōu)榛揖G色)。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫。按體積比2:1用蒸餾水進(jìn)行稀釋，在4000rpm條件下離心洗滌兩遍，保存在水或者酒精中。
[0027]上述制備所得的銀納米線的掃描電子顯微鏡圖見圖4。由圖4可以看出:所制備的銀納米線形貌均一，直徑在75nm左右，長度在ΙΟμπι左右。
[0028]實(shí)施例7
取PVP 10g、AgN03 5.1g、8mL 0.03M的NiCl2溶液溶于600mL EG中，加熱至 140°C，反應(yīng)60min(反應(yīng)期間溶液由無色變?yōu)辄S色，再變?yōu)榧t褐色，再變?yōu)榛揖G色)。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫。按體積比2:1用蒸餾水進(jìn)行稀釋，在4000rpm條件下離心洗滌兩遍，保存在水或者酒精中。
[0029]上述制備所得的銀納米線的掃描電子顯微鏡圖見圖5。由圖5可以看出:所制備的銀納米線形貌均一，直徑在44nm左右，長度在30μπι左右。
[0030]實(shí)施例8
取PVP 10g，AgN03 5