[发明专利]一种制备银纳米线的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备银纳米线的方法，属于纳米材料领域。

背景技术

近年来，一维贵金属纳米材料因其独特的电、磁、热、光学性能，及其在微电子器件、光电子器件、传感器等领域的巨大应用潜力而备受关注。一维贵金属纳米材料因具备表面等离子体共振吸收性能，可用于荧光、拉曼散射等信号的放大增强；此外，因其最大吸收峰与环境介电常数的关系，使其可用于传感器及电子和光学器件的制备。在众多一维贵金属纳米材料中，银纳米线除具备上述等离子体共振吸收性能外，还具有非常优良的电导和热导性能，且在不同环境下均显示出高稳定性，已广泛应用于偏光器件、分子器件、光电子晶体、催化剂、生物化学传感器、太阳能电池等领域，且在各类导电材料中有着极其重要的作用，其前景广阔。

目前，银纳米线的制备方法有多种，主要分为模板法、晶种生长法和湿热化学法。模板法又分为硬模板法和软模板法。硬模板法通常以多孔氧化铝、碳纳米管、气凝胶等为模板，通过电沉积、化学沉积等方式制备银纳米线；软模板法则是以高分子表面活性剂为模板，再以化学还原法制备各类银纳米线。其优点是可严格控制银纳米线的尺寸形貌均匀一致，但是其尺寸、形貌受控于模板本身所具有的形貌、尺寸，因此其对合成模板的要求较高，且后续对银纳米线表面模板的去除过程复杂、成本高，难以高效、简便、大量地合成银纳米线。晶种生长法可在室温下成功制备金属纳米线，但需要事先引入晶种，导致其制备过程繁琐、实用性差。

多羟基还原法又叫多元醇法，是目前制备银纳米线的最主要方法。中国发明专利CN103433503A, CN103537710A, CN102689018A, CN102328095A, CN101934378A分别公开了银纳米线的合成方法，各方法主体均为将银盐和聚乙烯吡咯烷酮的多羟基醇溶液缓慢匀速混合，或外加还原性成分，经绝氧加热、搅拌数小时至数十小时不等，得到银纳米线。这些方法需要冷凝回流、惰性气体保护，尤其溶液混合速度、加热温度等因素会直接影响到产品的尺寸大小、形貌均一性、产量等，因此操作难度大，可控性差，不易批量生产。此外，上述方法中均使用到了聚乙烯吡咯烷酮（PVP），在该类体系下，PVP通过优先吸附于多重孪晶晶种的{100}晶面族，使其能够沿着{111}晶面长大，通过各向异性生长成银纳米线。因此，PVP在上述体系中对于生成银纳米线起着关键作用，这也是为何众多银纳米线的制备方法中均离不开PVP或相似表面活性剂的缘故。

摒弃传统的表面活性剂，采用多元醇法和溶剂热法结合的方式，利用两亲性超支化聚合物特有的胶束自组装保护功能，实现银纳米线的可控合成，至今还未见报道。

发明内容

本发明所要解决的问题是，克服现有银纳米线制备方法存在的不足，提供一种可实现银纳米线可控生长的制备银纳米线的方法。

本发明的技术方案是，一种制备银纳米线的方法，包括如下步骤：

1、按两亲性超支化聚合物和多羟基醇的摩尔体积比为1:100～10:1 mmol/L，将两亲性超支化聚合物溶解或分散于多羟基醇中，搅拌均匀，得到混合溶液A；

2、按无机盐与多羟基醇的摩尔体积比为1:100～100:1mmol/L，将无机盐加入到混合溶液A中，溶解完全后得到混合溶液B；所述的无机盐为含卤无机盐，或含硫无机盐；

3、按银盐与多羟基醇的摩尔体积比为1:1000～ 5:1mol/L，将银盐加入到混合溶液B中，超声或搅拌至银盐完全溶解后，得到混合溶液C；

4、将混合溶液C置于密封反应釜中，在温度为120℃～240℃中的一定温度条件下恒温反应30min～240min，自然冷却后，得到银纳米线粗产品；再经有机溶剂洗涤、离心分离处理，得到银纳米线。

本发明技术方案中，所述多羟基醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、丙三醇中的一种，或多种。所述含卤无机盐为氯化铁、氯化亚铁、氯化铜、氯化铝、氯化锌、氯化锂、氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化钙、溴化钠、溴化钾、溴化锌、溴化镁、溴化钙、碘化钠、碘化钾中的一种，或多种；所述含硫无机盐为硫化钠、硫化钾中的一种，或多种。所述银盐为硝酸银、醋酸银、氟化银、高氯酸银中的一种，或多种。所述有机溶剂为丙酮、乙醇、氯仿、乙酸乙酯、四氢呋喃中的一种，或多种。

所述的两亲性超支化聚合物的分子量为4.2Kda～86KDa，其制备方法的具体步骤如下：

1、将脂肪酰氯溶于反应用有机溶剂中，得到体积浓度为0.01%～100%的脂肪酰氯溶液；