[发明专利]一种小直径且超高长径比的均匀纳米银线可控制备方法

说明书

本发明公开了一种小直径且超高长径比的均匀纳米银线可控制备方法，该方法使用氯盐、溴盐、铁盐作为协同控制剂来制备纳米银线。具体包括以下步骤：首先配制聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的乙二醇溶液，向其中加入诱导剂氯盐、溴盐和铁盐，混合均匀，得到混合液A。然后配制硝酸银的乙二醇溶液B。向混合液A中缓慢加入溶液B，混合均匀，并置于反应釜中升温至155～165℃，持续保温1.5～2.5h。待反应产物冷却至室温后，对其进行离心、洗涤，即得到小直径、直径分布均匀且超高长径比的纳米银线。这种纳米银线的制备耗时极短、操作简单、便于大规模生产。制备出的银线直径45～50nm，长径比高达2000。

技术领域

本发明属于纳米金属材料制备技术领域，具体涉及一种小直径且超高长径比的均匀纳米银线可控制备方法。

背景技术

一维纳米银具有优异的导电、导热、耐弯曲等特性在微电子器件制备中被用作导电互联或有效功能成分，如光敏传感、应变传感等。在这些应用中，通过调控一维纳米银的形貌(尺寸、长径比等)，器件可以显现出独特或更优异的性能。例如，表面等离子共振峰的峰位和数量与一维纳米银的形貌密切相关；沿一维纳米银长度方向等离子共振模式随着一维纳米银的长径比增大而发生红移。因此，研究一维纳米银的可控制备具有重要意义。

近年来，柔性电子产业逐渐兴起，柔性显示器、柔性太阳能电池、柔性传感器等产品逐渐从实验室走向市场。具有高电导率、高透光度的柔性透明导电膜是柔性电子产品的基础。一维纳米银线性质稳定、较易制备且其具有优异的导电性，被认为是制备柔性透明电极的首选材料。Bergin等人的研究(S.M.Bergin,Y.H.Chen,A.R.Rathmell,et al.Theeffect of nanowire length and diameter on the properties of transparent,conducting nanowire films[J].Nanoscale,2012,4(6):1996-2004)表明，纳米银线的直径及长度对柔性透明电极的导电性及透光率产生重要影响：纳米银线在相同直径下，随着其长度增加，电极的电导率和透光率增大；纳米银线在长度相同情况下，直径更小的纳米银线所形成的透明电极，其透光率更高。因此，小直径、高长径比对于获得高电导率、高透光率的柔性透明电极具有至关重要的作用，且可减小纳米银线用量，节约成本。

目前，制备纳米银线的方法主要分为模板法和非模板法。模板法对纳米银线形貌的调控范围有限，并存在模板移除困难且模板移除后纳米线易团聚的现象。非模板法中的多元醇热法易于通过调变反应参数而调变纳米银形貌，且操作简单，成为合成纳米银线的一种理想选择。

现有专利CN106890996A采用多元醇热法制备了一种纳米银线，该纳米银线制备过程中引入Cl^-离子，通过调整Cl^-离子的浓度控制纳米银线的形貌和尺寸，获得的纳米银线直径小于100nm，长径比为1000。但该方法所得纳米银形貌多变，且直径分布范围宽，耗时长。现有专利CN106541150A公开了一种Fe³⁺辅助超长纳米银线的制备方法，该方法不需要使用聚乙烯吡咯烷酮作为保护剂。所制备的纳米银线减少了产物洗涤次数及避免后续热处理。但该方法所制备的纳米银线直径较大(约100nm)，长径比较小(约400)，耗时长。现有专利CN102029400B公开了一种阳离子控制微波法制备线径可控银纳米线的方法，其采用微波辅助多元醇法制备的纳米银线线径宽、长度短、长径比不超过300。

发明内容

本发明针对纳米银线形貌调控中存在的问题，提出了一种直径小、直径分布范围窄、超高长径比的纳米银线制备方法，且该方法操作简单、易于控制、耗时短。

本发明的技术方案如下：

一种小直径且超高长径比的均匀纳米银线可控制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、配制聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液，向其中加入诱导剂氯盐、溴盐和铁盐，混合均匀，得到混合液A；