[發(fā)明專利]一種基于導電聚合物的核殼銀納米線的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710962397.6
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN109663905B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設計）人: 廖景文;龍興欒;陸曉哲;楊明瑾;彭海炎;袁海
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院;廣州中國科學院先進技術研究所
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;C25D3/46;C25D7/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州容大知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

本發(fā)明涉及柔性電子材料技術領域，具體公開了一種基于導電聚合物的核殼銀納米線的制備方法。包括：導電聚合物納米線的制備和導電聚合物納米線表面沉積納米銀殼層；本發(fā)明先配制導電聚合物納米線前驅體液和納米銀前驅體液，采用電化學聚合法引發(fā)導電聚合物納米線前驅體液中單體的反應而轉化為導電聚合物納米線；在納米銀前驅體液中，通過電化學還原法將納米銀沉積在導電聚合物納米線上，最終形成核殼銀納米線。本發(fā)明由于導電聚合物的成本很低，且核殼銀納米線所需要的銀量比傳統(tǒng)銀納米線低得多，可獲取低成本的柔性透明電極。

技術領域

本發(fā)明涉及柔性電子材料技術領域，具體涉及一種基于導電聚合物的核殼銀納米線的制備方法。

背景技術

使用傳統(tǒng)方法制備銀納米線柔性透明電極時，面臨最大問題在于：銀作為貴金屬，自身成本高，形成單位銀納米線所需的材料成本就更高，進而限制了柔性透明電極在柔性電子中的大面積應用。

據(jù)IDTechEx公司的報告，柔性電子器件在2021年的市場銷售額將接近500億美元。僅在2017年，NanoMarket公司預測僅高端應用所需的柔性透明電極就大于5億平方米，市值將高達76億美元，且年增長率為45％。可見，高品質柔性透明電極的市場價值非常巨大。在柔性電子器件中起關鍵作用的柔性透明電極具有透明、導電、耐彎曲和質輕等特性。目前，氧化銦錫仍作為最成熟的透明電極廣泛應用于傳統(tǒng)的電子器件，但由于銦元素在地殼中含量低，氧化銦錫質脆且其制備工藝繁瑣，難以滿足柔性電子的應用需求。在氧化銦錫的潛力替代者中，銀納米線柔性透明電極最具有實際應用潛力。但是，銀畢竟為貴金屬，其納米線的成本就更高，限制了銀納米線柔性透明電極在柔性電子中的大面積應用。所以，降低單位銀納米線的材料成本是必然的趨勢。申請?zhí)?01610028723.1的中國發(fā)明專利公開了一種銅/銀核殼結構納米線的制備方法，首先基于乙二胺，硝酸銅和氫氧化鈉體系合成的銅納米線；利用銅對銀離子的還原置換作用，在銅納米線外殼包裹一致密銀層即形成核殼結構，用于代替應用于柔性透明電極的銀納米線。申請?zhí)?01580038664.X的中國發(fā)明專利公開了利用哌嗪或六亞甲基二胺的化學法合成銅納米線，再以化學鍍法將銀包裹在其表面，經(jīng)涂覆獲取具有良好導電性和透光性的柔性透明電極。

然而，使用柔性透明電極的銅/銀核殼納米線仍然存在以下問題：銅雖為非貴金屬，成本比銀相對低，但其絕對成本仍是偏高。因此，銅/銀核殼納米線依然無法從根本上解決柔性透明電極的高成本問題。

發(fā)明內容

有鑒于此，有必要針對上述的問題，提供一種基于導電聚合物的核殼銀納米線的制備方法。本發(fā)明在制備的導電聚合物納米線表面包裹一薄銀殼層形成核殼銀納米線，由于導電聚合物的成本很低，且核殼銀納米線所需要的銀量比傳統(tǒng)銀納米線低得多，所以可大幅度降低單位納米線的材料成本，從而可獲取低成本的柔性透明電極。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下的技術方案：

本發(fā)明的基于導電聚合物的核殼銀納米線的制備方法，包括：導電聚合物納米線的制備和導電聚合物納米線表面沉積納米銀殼層；具體步驟如下：

S1.將導電聚合物單體室溫攪拌溶解于磷酸鹽緩沖溶液中，得到0.05～0.4mol/L的導電聚合物單體溶液，再按摩爾濃度5～40mmol/L加入摻雜劑形成導電聚合物納米線前驅體液；

S2.將銀鹽和鈉鹽室溫攪拌混合，配制成銀鹽摩爾濃度為1～10mmol/L、鈉鹽摩爾濃度為0.1～0.7mol/L的混合水溶液，再按2～16g/L質量濃度加入聚合物穩(wěn)定劑形成納米銀前驅體液；

S3.將步驟S1)所得的導電聚合物納米線前驅體液轉移至電化學池中，以金屬基底作為工作電極，形成工作電極、對電極(對電極為金屬片，如銅片、鉑片或銀片等)、參比電極(參比電極可選擇飽和甘汞電極、銀/氯化銀電極或汞/硫酸亞汞電極等)三電極體系，采用電化學聚合法引發(fā)導電聚合物單體反應，形成的導電聚合物納米線用水離心洗滌多次；