[發明專利]一種大批量合成及高效提純超細銀納米線的方法

在審

• 申請號: 201811535683.5
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109482900A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 汪海風;白盛池;陳天銳;楊輝;吳春春;郭興忠;闕永生
• 申請（專利權）人: 浙江加州國際納米技術研究院臺州分院;浙江大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B82Y40/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發明涉及納米材料合成及應用領域，旨在提供一種大批量合成及高效提純超細銀納米線的方法。包括：攪拌條件下將聚乙烯吡咯烷酮和AgNO₃加入乙二醇中，混勻并溶解；繼續加入氯離子鹵代鹽?乙二醇溶液和溴離子鹵代鹽?乙二醇溶液，在N₂氣氛反應；離心取上清液，攪拌下加入丙酮，靜置使絮狀固體沉積；用去離子水分散形成均勻分散液；攪拌下加入丙酮，待再次出現絮狀固體時停止，重復操作6～10次，得高純度超細銀納米線。本發明能控制Ag晶核成形、晶體生長等過程，實現超細AgNWs的大批量、穩定制備。完全除去大粒徑納米顆粒雜質，將小粒徑納米顆粒與AgNWs分離開來；制備獲得的銀納米線，無銀納米顆粒雜質，純度幾乎為100％；銀納米線的直徑≤40.0nm。

技術領域

本發明涉及一種大批量合成及高效提純超細銀納米線的方法，屬于納米材料合成及應用領域。

背景技術

21世紀是一個信息化、網絡化的大數據時代，“信息高速公路”滲透到社會生活中方方面面。隨著信息終端從大型主機向可穿戴設備逐漸推進，從平板型、曲面型逐漸向可彎曲、可卷曲方向發展，電子器件面臨著柔性化挑戰。柔性電子器件如柔性顯示器、電子皮膚、印刷電子標簽、柔性薄膜太陽能電池等，具有可變形、便攜、輕質、可大面積應用等特性，在信息、能源、醫療、國防等領域具有廣泛應用前景。柔性電子的發展離不開薄膜電極材料，傳統薄膜電極材料為氧化銦錫(ITO)，其透明度高，導電性能好，用途廣泛，但其為脆性材料，易形變開裂，無法適應于柔性電子器件。

銀納米線(AgNWs)作為一維納米結構材料，具有長徑比高，導電性好，透光性高，耐曲撓等特性，是取代ITO透明薄膜電極的理想材料。AgNWs常使用多元醇法來合成，該方法是由Xia等人在2002年提出的，一般做法是將AgNO₃和PVP的EG溶液注入到加熱的EG中，AgNO₃經EG還原，生成Ag⁰，Ag⁰聚集生成五重孿晶，其在PVP的選擇性包覆作用下，生長成一維的AgNWs。用這種方法，可以得到直徑為40～150nm，長度達150μm的AgNWs。但經理論計算和實驗證明，當AgNWs直徑越小，長徑比越高時，有利于提高其透明薄膜電極性能。因此，人們又通過改進多元醇法，來合成直徑更細，長徑比更高的AgNWs。但超細AgNWs(直徑≤40nm)在合成過程中會出現如下一些問題，如：1)納米顆粒雜質太多，納米顆粒直徑一般在100-1000nm之間，會給AgNWs提純造成很大困難；2)小量合成AgNWs時，其工藝容易控制，產品質量比較穩定，但一旦放大后，由于AgNWs合成是一個復雜的熱力學、動力學過程，其工藝就很難控制，產品質量也就難以保證。因此，當前對大批量合成出直徑細小，長徑比高，且提純工藝高效的AgNWs非常有必要。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種大批量合成及高效提純超細銀納米線的方法。

為解決技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種大批量合成及高效提純超細銀納米線的方法，包括以下步驟：

(1)分別制備濃度為100～300mM的氯離子鹵代鹽-乙二醇溶液，以及100～300mM的溴離子鹵代鹽-乙二醇溶液；

(2)按重量比200～400∶1～2∶1取乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和AgNO₃固體，AgNO₃重量>10.0g；將乙二醇加入三口燒瓶中，攪拌條件下繼續加入聚乙烯吡咯烷酮和AgNO₃，混勻并溶解；

繼續向三口燒瓶中加入氯離子鹵代鹽-乙二醇溶液和溴離子鹵代鹽-乙二醇溶液，前者與三口燒瓶中已有乙二醇的體積比為0.015～0.05:1，后者與已有乙二醇的體積比為0.002～0.02:1；