一種制備銀納米線的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說涉及一種制備銀納米線的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著顯示器越來越大和太陽能電池更便宜，對低成本透明電極的需求也日益增加。各種類型的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)已廣泛應(yīng)用于光電器件，如氧化銦錫(ITO)，它在傳統(tǒng)上應(yīng)用于有機太陽能電池和發(fā)光二極管。ITO是目前應(yīng)用最廣泛的透明電極材料，主要應(yīng)用于觸屏，平板顯示，PDP顯示以及相關(guān)技術(shù)中。但是此材料比較脆，制備溫度很高，并且比較昂貴，主要因其需要在表面生長稀缺的銦?？茖W(xué)家在尋找ITO的替代材料時很難找到其他具有優(yōu)良綜合性能的材質(zhì)。據(jù)愛爾蘭都柏林三一學(xué)院的Jonathan N.Coleman和其合作者稱的研究，銀納米線所表現(xiàn)出的柔性以及透明的性能，把它制成膜材將會是科學(xué)界尋找已久的替代ITO的理想材料。Co I eman和他的同事們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)納米級厚度的納米銀線膜表現(xiàn)出的光學(xué)性能與ITO同等，并且在彎曲千次以后依然能保持良好的性能。此外他們報道，因為該膜的制備是在分散的水性溶液中，它完全可以通過涂布工藝來實現(xiàn)大面積的材料制備。
[0003]納米線是線性納米材料家族中十分重要的一種形態(tài)，納米線的開發(fā)及制備已經(jīng)成為納米線材料研究的基礎(chǔ)性工作。銀納米線的制備主要有多元醇法、硬模板法、軟模板法、聲電化學(xué)法等。硬模板法用“徑跡蝕刻”聚合物薄膜，多孔氧化鋁薄膜，導(dǎo)電聚合物，碳、金屬、半導(dǎo)體以及其它材料構(gòu)成的納米纖維和納米管作為模板，通過化學(xué)氣相沉積、化學(xué)聚合反應(yīng)、無電沉積和電化學(xué)沉積等方法得到銀納米線。雖然硬模板可以很好地控制納米線的均一性和尺寸，但仍然存在一些缺點，如模板分離過程中有可能損傷納米線，而且硬模板法得到的納米線多是多晶結(jié)構(gòu)。軟模板法，使用高分子表面活性劑為模板，還原得到銀納米線。Xia等在以乙烯基吡咯烷酮(PVP)為表面活性劑聚存在條件下，用Pt納米粒子作為種子，然后用乙烯基乙二醇還原硝酸銀溶液，得到了長徑比最大為1000的銀納米線。但是它對模板要求高，且每次制備的納米線數(shù)量有限。
[0004]通過液相多元醇法，對所制備銀納米線的形貌、長徑比、大小都能實現(xiàn)相對有效的控制，具有十分顯著的優(yōu)勢。大多的合成方法中，銀化合物通常被用作前驅(qū)體，而多元醇則是起到了還原溶劑和溶劑的作用，反應(yīng)中的通常也可以選擇不同的誘導(dǎo)劑;銀化合物和聚乙烯吡咯烷酮混合在一起，在惰性氣體的保護(hù)下，充分?jǐn)嚢?，然后加熱回流一段時間，得到銀納米線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的是提供一種制備銀納米線的方法，該方法操作簡單、穩(wěn)定性和重復(fù)性好，得到的銀納米線純度高。
[0006]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種制備銀納米線的方法，所述制備方法主要包括以下步驟:在惰性氣體保護(hù)下，將帶有冷凝回流的反應(yīng)裝置在100?180°C下預(yù)熱;在惰性氣體保護(hù)下，先在預(yù)混容器中加入聚合物的多元醇溶液并攪拌至全溶;然后將銀鹽加入上述預(yù)混容器中并充分?jǐn)嚢柚寥?最后再向預(yù)混容器中加入具有一定摩爾濃度的鹵化物的多元醇溶液，攪拌2?10分鐘后，將上述預(yù)混容器中的混合液快速轉(zhuǎn)移至反應(yīng)裝置中，在100?180°C下繼續(xù)反應(yīng)2?5小時。
[0007]將制備得到的銀納米線母液進(jìn)行分離提純，加入體積為銀納米線母液體積5?9倍的丙酮，劇烈震蕩后自然沉降10?30分鐘，移走上清液，保留底部沉淀，重復(fù)此步驟2?3次；將底部沉淀轉(zhuǎn)移到離心容器中，加入母液體積5?9倍的乙醇，在1500?4000rpm的轉(zhuǎn)速下離心分離10分鐘，移走上清液，留下沉淀物，重復(fù)此步驟2?3次;最后將得到的銀納米線分散儲存于乙醇中以待后用。
[0008]進(jìn)一步地，所述聚合物的多元醇溶液中的多元醇為乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇中的一種或多種;所述鹵化物的多元醇溶液中的多元醇為乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇中的一種或多種。
[0009]進(jìn)一步地，所述聚合物的多元醇溶液中的聚合物為聚乙烯吡咯烷酮K30、聚乙烯吡咯烷酮K60、聚乙烯吡咯烷酮K90中的一種或多種。
[0010]進(jìn)一步地，所述鹵化物的多元醇溶液的摩爾濃度為I?6μΜ。
[0011]進(jìn)一步地，所述的鹵化物為氯化鉀、氯化鐵、氯化銅、氯化鋅、氯化鎂、氯化鈉、溴化鉀和溴化鐵中的一種或多種。
[0012]進(jìn)一步地，所述的銀鹽為硝酸銀、醋酸銀、氟化銀中的一種或多種。
[0013]進(jìn)一步地，制備過程中采用的惰性氣體為氮氣或者氬氣。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的銀納米線的制備方法主要具有以下幾點優(yōu)勢:
[0015](I)制備過程中，各物料分別事先攪拌混合，無需嚴(yán)格控制加入速度，操作簡單、快捷，避免了加入速度對反應(yīng)的影響，便于放大生產(chǎn)；
[0016](2)獲得的銀納米線溶膠所含銀顆粒少，有利于提高透明導(dǎo)電膜的透光性。
[0017](3)銀納米線的分離提純中，采用先丙酮自然沉降，后乙醇離心沉降的方法;加丙酮自然沉降的目的是為了除去反應(yīng)液中的銀顆粒，沉降過程中銀線沉在底下，而銀顆粒懸浮在溶液中，從而達(dá)到將銀顆粒除去的目的；而現(xiàn)有技術(shù)中通常采用丙酮、乙醇離心分離的方法，離心過程中很容易使銀顆粒也沉降下來，跟銀線混合在一起，達(dá)不到分離的目的；離心時用乙醇清洗，可以有效除去包裹在銀納米線上的PVP。
[0018](4)本發(fā)明采用的多元醇法是一鍋法，操作簡單，不用分批制作；具有較好的穩(wěn)定性和重復(fù)性。
【附圖說明】
[0019]圖1是實施例1制備得到的銀納米線的掃描電鏡圖；其中，銀納米線的平均直徑為100]1111，平均長度為8(^1]1。
[0020]圖2是實施例2制備得到的銀納米線的掃描電鏡圖；其中，銀納米線的平均直徑為100]1111，平均長度為4541]1。
[0021]圖3是實施例3制備得到的銀納米線的掃描電鏡圖；其中，銀納米線的平均直徑為85nm，平均長度為40μηι。
[0022]圖4是實施例4制備得到的銀納米線的掃描電鏡圖；其中，銀納米線的平均直徑為80nm，平均長度為30μηι。
[0023]圖5是實施例5制備得到的銀納米線的掃描電鏡圖；其中，銀納米線的平均直徑為93nm，平均長度為40μηι。
[0024]圖6是實施例6制備得到的銀納米線的掃描電鏡圖；其中，銀納米線的平均直徑為10nm，平均長度為25μηι。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述【具體實施方式】僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0026]實施例1
[0027]將帶有冷凝回流的裝置的250mL的三口反應(yīng)瓶充滿氮氣，140°C油浴預(yù)熱；氮氣保護(hù)下，將0.5g聚乙烯吡咯烷酮K60加到250mL的錐形瓶中，加入25mL乙二醇攪拌I小時至全溶;然后取0.25g硝酸銀加到上述錐形瓶中，攪拌I小時至全溶;再加1.5g摩爾濃度為ΙμΜ的氯化鐵的乙二醇溶液，攪拌2分鐘;快速將錐形瓶中的上述混合溶液倒入之前預(yù)熱好的三口反應(yīng)瓶中，反應(yīng)5小時。
[0028]將反應(yīng)液冷卻至室溫，得到的母液轉(zhuǎn)移到離心管，加體積為母液體積9倍的丙酮，劇烈震蕩后自然沉降20分鐘，移走上清液，保留底部沉淀，重復(fù)3次此步驟;底部沉淀加入母液體積9倍的乙醇，在3500rpm的轉(zhuǎn)速下離心10分鐘，移走上清液，留下沉淀物，重復(fù)3次此步驟;沉淀物加入15mL乙醇，振蕩，存儲。圖1是本實施例得到的銀納米線的掃描電鏡照片。
[0029]實施例2
[0030]將帶有冷凝回流的裝置的250mL的三口反應(yīng)瓶充滿氮氣，140°C油浴預(yù)熱；氮氣保護(hù)下，將0.5g聚乙烯吡咯