[发明专利]一种细径高长径比银纳米线的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种细径高长径比银纳米线的制备工艺。

背景技术

银纳米线材料所具有的表面效应、小尺寸效应和量子隧道效应等宏观银材料所不具有的特有功能，以及纤维状特有的长径比及柔性，使得银纳米线在光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质显著提高，因此银纳米线材料的应用越来越广泛，也越来越受到关注，市场对银纳米线材料的需求也越多来越大。近年来，银纳米线在透明导电膜上的应用及研究越来越受到人们的关注(见US patent20110024159& Adv.mater.2011,23,4453-4457)，银纳米线在导热硅脂以及各种电子元器件中的应用也越来多的研究(见US patent20090269604)。尤其是银纳米线在透明导电膜方面的应用，其可以作为目前主流ITO等稀有金属氧化物基薄膜的有效的替代品，价格更加低廉，性能更加出色，这就需要越来越多的高品质的银纳米线的产品供应。

银纳米线材料的制备技术在控制合成纳米材料中占据极为重要的地位，其制备方法备受关注。近十年来，国际上报道了大量的制备银纳米材料的方法，主要分为物理法和化学法两大类，其中化学法因其工艺简单、经济，对设备要求低，容易规模化等优势从而得以迅猛发展。尤其是化学法中的多元醇法，这种采用多元醇(乙二醇，丙二醇或丙三醇)为溶剂，硝酸银为前驱体，PVP(或类似高分子或表面活性剂)为保护剂的高温还原的方法，在银纳米线制备中最为广泛应用。但是多元醇法也存在着一些缺陷，最明显的就是其对原料中杂质的敏感性(Nature Protocols2,2182-2190)，而且不同多元醇原料批次的纯度直接影响生产银纳米线的产品规格和质量，进而会影响产率和成本。所以，除了多元醇法，水热合成制备银纳米线材料的研究也不少，(Chemistry Letters Vol.33,No,9(2004))合成出了100nm，800um的线，长径比很高，但是直径太粗，导致应用价值不高。Adv.Mater.2005,17,2626-2630合成出的银纳米线较细，但是其重复性不好，更无法量产。因而开发品质更优，直径更细长径比更高，制备方法更简单的银纳米线具有更大的产业价值和商业价值。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前银纳米线长径与细径不能兼顾的问题，提供一种细径高长径比银纳米线的制备工艺。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种细径高长径比银纳米线的制备工艺，所述制备工艺为：模板化合物、还原剂和银源化合物的水溶液体系在晶种溶液和诱导剂的作用下，促使还原剂与银源化合物发生还原反应，并在模板化合物的辅助下生成银纳米线。

本方案以模板化合物为基体，促使还原后的银在借助模板化合物的分子链以形成长径比较高的银纳米线。

作为优选，所述晶种溶液为包括模板化合物、还原剂和银源化合物的混合水溶液。

优选的，晶种溶液中还加入L-精氨酸、硼氢化钠和双氧水，模板化合物、还原剂、L-精氨酸、诱导剂、硼氢化钠、双氧水和银源化合物的摩尔比分别为(0.35-0.4)：(12-15)：(0.1-0.3)：(0.1-0.3)：(8-12)：(1400-1600)：1；

作为优选，所述诱导剂为氯化钠、氯化钾、溴化钠、溴化钾、碘化钠、碘化钾、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、氯化钾、硝酸钾或者硫酸铜。

作为优选，所述还原剂为抗坏血酸、柠檬酸、柠檬酸钠、麦芽糖、果糖、葡萄糖或硼氢化钠。

作为优选，所述模板化合物为聚乙二醇(PEG)、聚氧化乙烯(PEO)、聚乙烯醇(PVA)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。

作为优选，所述银源化合物为硝酸银。

作为优选，还原剂：模板化合物：银源化合物的摩尔比为(5-50):(10-100):1

作为优选，所述还原反应的温度为100-200℃，还原反应的时间为0.5-64h。

一种细径高长径比的银纳米线的制备工艺，具体包括以下步骤：

1)取还原剂配制成浓度0.01-1mol/L的水溶液，为还原剂溶液A；

2)取模板化合物配制成浓度0.01-3mol/L的水溶液，为模板溶液B；

3)将还原剂溶液A和模板溶液B混合后，为反应母液D；还原剂与模板化合物的摩尔比为(1:20)-(5:1)；

4)取硝酸银配制成浓度为0.01-5mol/L的水溶液，为硝酸银溶液C；