[发明专利]一种金属纳米线、分散液及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及纳米材料技术领域，特别是涉及一种金属纳米线、分散液及其制备方法。

【背景技术】

一维纳米材料具有优异的光学、磁学、电学以及力学性能，使其在电子制造、光电子、电化学以及催化等应用上起到了重要作用。一维金属纳米线通常采用模板法辅助生长来制备，常用的有硬模板法，软模板法和无模板法。

对于硬模板法，使用具有多孔的金属、半导体、陶瓷、有机高分子等材料作为模板，在孔隙中生长一维纳米结构，该方法对原材料的基本要求是可通过某种方法被填充到孔内。如使用阳极氧化铝作为模板，利用其纳米多孔结构控制金属纳米线形貌和尺寸，再经过化学方法将模板溶解，可以得到整齐排列的金属纳米线，但是这种方法工艺复杂，金属纳米线的结构和尺寸完全受限于模板的孔结构，不利于低成本的大批量生产。

对于软模板法，有些表面活性剂分子在其浓度达到临界胶束浓度时会自发地形成棒状胶束(或反胶束)，这些各向异性的两亲结构可以直接作为软模板，比如采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等高分子软模板来制备纳米线。优点是可以一次性制备较多的产品，但该方法容易在体系中引入其他组分，且软模板附着在纳米线表面不容易除去，一方面增加了生产过程的复杂性，另一方面影响纳米线的导电性等使用性能。

相比模板辅助生长技术，无模板化学合成制备一维纳米结构则更为方便，一方面设备简单，投资少，可以实现一维纳米材料的批量生产，生产能力大；另外还可以通过设计控制一维结构的形貌参数及晶面取向，获得具有不同显微结构的一维纳米结构。然而，现有的无模板化学合成方法中，大多使用有机溶剂，不仅对环境造成污染，而且反应温度较高，一般为110℃。有些方案中使用乙二醇同时作为溶剂和还原剂时，温度需达到约200℃。此外，制得的一维金属纳米材料的直径与长度可调控的范围也较小，不利于更广泛地应用。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种金属纳米线、分散液及其制备方法，反应温度低，且制得的一维金属纳米线的导电性高、尺寸可调控范围广。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种金属纳米线的制备方法，包括以下步骤：S1，配制浓度为0.01～1mol/L的金属离子溶液，加入络合剂、成核剂，通过碱溶液调节pH值为10.0～13.5，制得A溶液；其中，所述金属离子为磁性金属离子或者磁性金属离子和非磁性金属离子的混合；S2，配制0.1～3mol/L的强还原性的还原剂溶液，调节碱溶液调节pH值为10.0～13.5，制得B溶液；S3，将所述A溶液与所述B溶液置于反应容器中充分混合，在50～100℃和0.005～1T的磁场条件下反应，在出现团聚现象之前终止反应，制得含有磁性金属纳米线或者合金纳米线的反应原液。

一种根据如上所述的制备方法制得的金属纳米线。

一种金属纳米线分散液的制备方法，包括以下步骤：S1，配制浓度为0.01～1mol/L的金属离子溶液，加入络合剂、成核剂，通过碱溶液调节pH值为10.0～13.5，制得A溶液；其中，所述金属离子为磁性金属离子或者磁性金属离子和非磁性金属离子的混合；S2，配制0.1～3mol/L的强还原性的还原剂溶液，调节碱溶液调节pH值为10.0～13.5，制得B溶液；S3，将所述A溶液与所述B溶液充分混合，在50～100℃和0.005～1T的磁场条件下反应，在出现团聚现象之前终止反应，制得含有磁性金属纳米线或者合金纳米线的反应原液；S4，将步骤S3所得的反应原液通过蒸馏水或乙醇进行多次洗涤，收集反应原液中的磁性金属纳米线或者合金纳米线，分散于溶液中，制得金属纳米线分散液。

一种根据如上所述的制备方法制得的金属纳米线分散液。

本发明与现有技术对比的有益效果是：