[发明专利]大量制备单分散银纳米线的方法

说明书

相关申请

本专利申请要求美国临时专利申请号61/457453的优先权，该临时申请已由发明人转让给本申请人，并于2011年3月31日提交，其内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及银纳米线的制备技术。银纳米线可用于导电膜、电路线、导电纤维、微电极和传感器等。

背景技术

纳米尺寸的材料在性能上与类似的宏观材料显著不同，并且其大小、形貌及尺寸对材料性质有极大影响。因此，材料科学家一直致力于开发出一种用于制备形状、大小和形态可控的纳米材料的简单而有效的方法，从而调整材料的性质。纳米银作为一种重要的材料，已在光学、电学、热学和力学性能方面被广泛的研究，已引起材料科学家的极大关注。另外，银纳米线表现出一维的各向异性，其在工业、军事、卫生和医学领域的各种应用方面，表现出巨大的价值。因此，大规模制备银线并降低成本是非常迫切的需求。

发明内容

本发明包括以下方面：

1)一种制备单分散银纳米线的方法，包括：将覆盖剂、氯盐和银盐与作为还原性溶剂的多元醇混合，以形成均质的反应溶液，该反应溶液中还含有0.001％重量～5％重量的水；将所述溶液的温度提高到低于该溶液的沸点的温度，形成热溶液；以及将所述反应溶液中的银盐还原而形成金属纳米线。

2)根据上述第1)项所述的方法，还包括：所述的氯盐为金属氯化物的水溶液，该金属氯化物为从氯化锂、氯化钠、氯化钾、氯化铵、氯化钙和氯化镁当中选出的至少一种化合物；所述的覆盖剂为选自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酰胺和它们的共聚物中的至少一种物质，其分子量为1000到5,000,000之间；所述的银盐为从硝酸银、醋酸银、四硼酸银、三氟乙酸银和高氯酸银当中选出的至少一种化合物。

3)根据上述第1)-2)项中任一项所述的方法，其中将所述溶液的温度提高的步骤包括：将温度升高到210℃至该溶液的沸点之间的一个温度；以及该方法还包括：在所述还原步骤之后，将所述热溶液的温度降低，然后用稀释剂对该溶液进行稀释。

4)根据上述第1)-3)项中任一项所述的方法，其中所述稀释剂选自水、丙酮、乙酸乙酯和C₁-C₄醇。

5)根据上述第1)-4)项中任一项所述的方法，其中将所述溶液的温度提高的步骤包括：将温度提高至170℃和220℃之间，但低于该溶液的沸点温度，并且该方法还包括：在所述还原步骤之后，将该溶液的温度降低，然后用稀释剂对该溶液进行稀释。

6)根据上述第1)-5)项中任一项所述的方法，其中所述的反应溶液包含0.1％重量至5％重量的银盐。

7)根据上述第1)-6)项中任一项所述的方法，还包括对经稀释的所述溶液离心，得到所述的银纳米线。

8)根据上述第1)-7)项中任一项所述的方法，其中所述的覆盖剂是聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，其分子量为10,000到55,000。

9)根据上述第1)-8)项中任一项所述的方法，包括使用甘油作为所述的还原性溶剂。

10)根据上述第1)-9)项中任一项所述的方法，还包括：将反应溶液的组分分为固体反应物和还原性溶剂，将固体反应物和还原性溶剂在摄氏20度至摄氏150度之间的第一温度下混合，并且在170℃至220℃之间的第二温度下进行所述的还原反应。

11)根据上述第1)-10)项中任一项所述的方法，其中所述的反应溶液含有硝酸银、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、氯化钠、水和甘油。

12)根据上述第1)-11)中任一项所述的方法，在所述反应溶液中，氯离子和银离子的摩尔比在约0.001和0.5之间；水和还原性溶剂的摩尔比在0.001和0.3之间，并且覆盖剂的用量为溶液的质量含量的0.5％到25％之间。

附图说明

图1是例1所制备的材料扫描电子显微镜(SEM)图像。

图2是例2所制备的材料SEM图像。

图3是例3所制备的材料SEM图像。

图4是例4所制备的材料SEM图像。

图5是例5所制备的材料SEM图像。

图6是例6所制备的材料SEM图像。

图7是例7所制备的材料SEM图像。

图8是例8所制备的材料SEM图像。

图9是例9所制备的材料SEM图像。

图10是紫外光-波长图谱，展示了在例1的条件下在反应的不

同阶段，银纳米材料的吸收光谱。

具体实施方式