[發明專利]一種銀納米線-氧化鋅復合型透明電極的制備方法

有效

• 申請號: 201310655947.1
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN103700446A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 汪敏強;楊智;閆國棟
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;B22F9/24;B22F1/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于納米材料應用領域，具體涉及一種銀納米線-氧化鋅復合型透明電極的制備方法。

背景技術

透明電極泛指在可見光區域內同時具備高光透過率(85%以上)與低電阻率(1×10-3Ω·㎝以下)特性的電極。透明電極的主要應用領域為同時兼具高光透過率與電流輸入/輸出特性的平面顯示、太陽能電池、觸控面板、電子紙、透明晶體管等。通過濺射工藝制作而成的ITO是目前為止透明電極中最廣泛使用的材料。然而ITO面臨幾個突出的問題：（1）由于銦資源的缺乏和濺射工藝的復雜性使得ITO薄膜的價格很高；（2）目前在柔性基底上制備的ITO電極在彎曲基板時薄膜會出現裂紋，薄膜電阻隨著彎曲次數的增多而明顯上升。2012年整體透明電極產業已達19億美金的規模，并展望在2020年市場有望成長到51億美金的規模，而預計平面顯示與觸摸屏將是透明電極產業的兩大主要應用領域。在平面顯示市場，預計2019年柔性顯示在整體平面顯示市場上所占的比重將增加至11%，屆時新型透明電極將有望替代ITO透明電極。展望在2020年替代氧化物的透明電極約占整體市場的8%，而銀與碳納米管會是最有可能的候選材料（透明電極技術動向及市場前景2013,Displaybank市場分析報告）。

銀納米線，做為一種一維納米材料，由于其具有高的導電性和透光性，較低的霧度，抗彎折性，以及在多種基底上進行大面積制備等優點，因而將其作為最有前途的新型透明電極的材料得到了研究機構和工業界的廣泛關注（Hu?et?al,Acs?Nano,4:2955-2963(2010)；Tokuno,Nano?Res,4:1215-1222(2011)；Kim?et?al,Acs?Nano,7:1081-1091(2013).）。但是現存的一些合成銀納米線的方法不得不使用微乳泵緩慢滴加前驅液來減少副產物和獲得超長的銀納米線，該工藝較復雜而且不能獲得高的產量，因此不適于工業化生產。另外，對于合成的銀納米線需要一系列后處理工藝，以調節銀納米線墨水的濃度，粘度，表面張力等參數。在此基礎上，需要研究一種簡單低成本的成膜工藝用于高性能銀納米線透明導電薄膜的制備。更為重要的若銀納米線薄膜直接裸露與基底表面，很容易被硬物劃傷。另外，銀納米線長時間直接暴露在空氣中，容易被硫化從而降低導電性。因此需要探索一種復合型透明電極既可以保證高的透光性和導電性，又能實現較好的耐磨性和環境穩定性。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的問題，提供一種簡單低成本，制得的復合型透明電極透光性、導電性良好，同時耐磨性和環境穩定性好的銀納米線-氧化鋅復合型透明電極的制備方法。

為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案為：包括以下步驟：

1）改進的多元醇還原法制備超長銀納米線：

首先，將0.17g的AgNO₃分散到10mL的乙二醇中充分溶解并形成納米銀孿晶晶種；

然后，在攪拌下將其逐滴加入到10mL含有PVP和FeCl₃的乙二醇溶液中；

最后，在130～170℃的油浴中獲得超長銀納米線溶液；

其中，摩爾比PVP：AgNO₃=1:（1～2），AgNO₃：FeCl₃=1:（0.001～0.01）；

2）銀納米線的后處理工藝：

向步驟1）得到的超長銀納米線溶液中加入其1.5倍體積的丙酮后進行離心處理，把上層溶液倒掉，將下層沉淀物均勻分散到3mL濃度為15mg/mL的PVP乙醇溶液中，得到銀納米線墨水；

3）銀納米線透明導電薄膜的制備：

將步驟2）得到的銀納米線墨水滴加到載玻片或柔性PET基底上，然后在轉速1000～3000轉/分鐘下旋涂獲得銀納米線網絡，最后將基底在150℃下熱處理獲得銀納米線透明導電薄膜；

4）填充氧化鋅納米顆粒：

將42mL濃度為0.1mol/L的醋酸鋅甲醇溶液逐滴加入到23mL濃度為0.37mol/L的氫氧化鉀甲醇溶液中，然后在60℃的水浴條件下生長2小時，接下來將混合溶液在4800轉/分鐘下離心20分鐘，最后將下層沉淀物分散到甲醇中形成20mg/mL的氧化鋅甲醇溶液；

接下來將30uL濃度為20mg/mL的氧化鋅甲醇溶液滴加到步驟3）制備的2cm×2cm的銀納米線透明導電薄膜表面；最后將其置于恒溫熱臺上處理，即得到銀納米線-氧化鋅復合型透明電極。