[發明專利]一種銀微/納米線的濕化學制備方法

有效

• 申請號: 201210127527.1
• 申請日: 2012-04-26
• 公開（公告）號: CN102699341A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 蔡雄輝;孫斌;翟愛霞;陸鳳生;冷利忠
• 申請（專利權）人: 蔡雄輝
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/00;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王雪梅

技術領域

本發明涉及一種銀微/納米線的濕化學制備方法，屬于無機納米線材料領域。

背景技術

金屬納米顆粒相對于塊體材料具有高的表面能，特殊的光學性質、熱力學性質、物理和化學性質，尤其是各向異性貴金屬的合成已經成為近年來研究的熱點。金屬納米粒子在許多不同的領域都起著非常重要的作用而成為研究熱點，如為實驗探測量子局限效應對電性、磁性和其他相關性能的影響提供模型系統；同時也被廣泛應用于光顯影、催化、生物標記、光子學、光電子學、信息存儲以及表面增強效應等領域。金屬納米粒子的尺寸、形狀、組成、結晶度以及結構決定了其性質。

一維微納米結構材料，如貴金屬Au、Ag和其他一些氧化物、氮化物的微納米線、納米棒和納米管，由于其獨特的電學、光學、磁學和熱學性能，使得其在微電子器件、光電子器件學、傳感器上有著非常廣闊的應用前景而備受關注。探索制備結構有序、性能優良的低維微納米材料一直是研究的熱點，Ag微納米線也越來越受到人們的重視，主要原因在于所有金屬中，Ag表現出非常好的導電和導熱性能。

Ag納米棒和/或納米線的制備方法也比較多，大體分為3種，硬模板法、軟模板法和濕化學法。

硬模板法是利用陽極氧化多孔氧化鋁、DNA分子鏈、碳納米管等為模板，沉積具有一定孔徑尺寸的銀納米粒子。例如利用DNA網絡、納米孔Al₂O₃、扁平AgBr晶體、介孔MCM-41等物理模板制備Ag納米線等。硬模板法每次制備的納米線數量有限，納米線和模板分離困難，且分離過程中容易損壞。

軟模板法是利用表面活性劑等形成的棒狀膠束為一維銀納米粒子的生長提供空間。例如在表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)存在的條件下，以Pt納米粒子作為種子，用乙烯基己二醇還原AgNO₃溶液，在160℃下得到直徑30-40nm，可控長度達50μm的銀納米線；或者通過UV光照還原AgNO₃溶液合成銀線納米粒子，得到的銀納米線直徑為20-30nm，長2.5μm。

濕化學法的廣義定義為有液相參加的、通過化學反應來制備材料的方法；狹義講共沉淀法即為濕化學法。電化學沉淀法和水熱反應均可算作濕化學法的范疇。電化學沉積法是通過電弧放電放熱將銀電極不斷分散到液相中，形成銀納米團簇。例如通過固-液相電弧放電法(SLPAD)，在用銀作電極的NaNO₃溶液中生成包含有Ag團簇的膠體溶液，隨著老化時間的延長，銀納米線逐漸生長。水熱反應是在密閉容器內完成的是化學方法，使水處于高溫高壓(大于臨界點)下，提高固體的溶解度，加速固體之間的反應。

CN02159098.2公開了一種采用N，N-二甲基甲酰胺作為還原劑在鈦酸丁酯和乙酰丙酮作為介質制備銀納米線的方法。首先將鈦酸丁酯與乙酰丙酮按體積比1∶(0.2-5)比例混合均勻后再轉入蒸餾瓶中；然后將AgNO₃水溶液與分析純N，N-二甲基甲酰胺(DMF)混和，其中AgNO₃在DMF中濃度范圍為10^-4-0.1g/ml，將其混和均勻后加入蒸餾瓶中，同時不斷攪拌；混和液在50-70℃下進行反應2-24小時，離心分離獲得銀納米線。

CN200810019828.6公開了一種采用乙二醇作為還原劑，PVP作為保護劑，微波加熱的條件下還原硝酸銀，大批量制備銀納米線的方法。所述方法選用濃度為99.9％的無水硝酸銀AgNO₃，濃度為99.8％的無水乙二醇C₂H₆O₂，濃度為98％的聚乙烯吡咯烷酮PVP分子量55000為原料，在微波輔助的環境中，采用乙二醇還原硝酸銀的方法大批量地制備銀納米線。

CN201110200278.X公開了一種采用陽極氧化的多孔氧化鋁膜為模板，在其孔中利用化學沉積的辦法沉積填充溴化銀，再利用溴化銀的在紫外光下的分解，除去模板得到銀納米線的方法。

軟模板法、硬模板法、電化學沉積法等銀納米線的制備方法，控制過程復雜，反應溫度高，反應時間長。