[发明专利]基于一锅多醇法的高长径比银纳米线及其制备方法与应用

说明书

本发明属于金属纳米线合成技术领域，具体涉及一种基于一锅多醇法的高长径比银纳米线及其简易高效的快速制备方法与应用。该方法将PVP溶液、金属氯化物溶液和AgNO₃溶液混合均匀，通过一锅法在120～160℃下恒温反应1～2小时，然后冷却、离心后即得到高长径比银纳米线的分散液。该方法采用一锅法合成工艺，有效结合多醇法合成的可控性和水热法合成的均匀性，实现了高长径比银纳米线的简易高效、快速的制备。离心清洗后可得到颗粒含量极少的银纳米线分散液；银纳米线的直径为30～50nm，长度为30～40μm，长径比可达1000，在触摸屏面板、有机太阳能电池、有机发光二极管等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于金属纳米线合成技术领域，具体涉及一种基于一锅多醇法的高长径比银纳米线及其简易高效的快速制备方法与应用。

背景技术

柔性透明电极在触摸屏面板、有机太阳能电池、有机发光二极管等领域中具有重要作用，能够同时实现高机械柔韧性、光学透明性和导电性。而目前市面上最有效和广泛应用的透明导电材料是氧化铟锡(ITO)，但其缺乏柔性、制造成本高昂，不适用于制备新一代的柔性透明电极。研究发现，基于一维银纳米线的导电渗透网络是最具有潜力的解决方案。银纳米线网络的导电性与纳米线的长度和直径有关；根据渗流阈值理论，较大长度、较小直径的NW网络具有较低的电阻。因此，许多研究致力于合成直径小、长度大的高长径比银纳米线，以期降低导电网络单位银纳米线的密度，从而在保持柔性电极导电性的同时，提高其透明度，适应更多光电显示器件的需求。

目前商用的超长银纳米线多用模板法制得，普遍存在的问题是成本高昂、操作繁杂、难以大规模生产；有些文献报道了溶液法制备银纳米线，长度可以达到100μm，但是直径大于50nm；也有些文献报道了多醇法制备银纳米线，直径可以在20nm-30nm之间，但是操作繁琐，反应条件严格。因此，通过优化工艺得到简单高效、重复性好的一锅合成方法，制得可以满足柔性透明电极性能要求的高长径比银纳米线，具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种简易高效的、基于一锅多醇法的高长径比银纳米线的制备方法，该方法操作简单、步骤少、重复性好、反应时间短，得到的银纳米线长径比高，颗粒含量极少。

本发明的另一目的在于提供一种由上述制备方法得到的高长径比银纳米线。

本发明的再一目的在于提供上述高长径比银纳米线的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于一锅多醇法的高长径比银纳米线的制备方法，包括如下步骤：

(1)以乙二醇为溶剂，分别配制聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶液、金属氯化物溶液和硝酸银(AgNO₃)溶液；

(2)常温下将步骤(1)配制的PVP溶液、金属氯化物溶液和AgNO₃溶液混合均匀，再加入乙二醇，得到反应溶液，使反应溶液中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为0.01～0.1mol/L，聚乙烯吡咯烷酮与硝酸银的摩尔比在2:1～1:1，金属氯化物的氯离子浓度为0.1～1.0mmol/L，然后在120～160℃下恒温反应1～2小时，得到含有银纳米线的母液；冷却、离心后，即得到高长径比银纳米线的分散液。

优选的，所述的聚乙烯吡咯烷酮的分子量为58000～1300000。

优选的，步骤(1)中所述的聚乙烯吡咯烷酮溶液的配制在50～100℃下进行，匀速搅拌20～200min；配制后保存在玻璃储液瓶中，置于干燥釜中备用。

优选的，步骤(1)中所述的金属氯化物为碱金属氯化物或变价金属氯化物。

更优选的，步骤(1)中所述的金属氯化物为氯化钠、溴化钾、氯化铜或氯化铁。