[发明专利]一种以柠檬酸盐为还原剂制备超细银纳米线的方法

说明书

一种以柠檬酸盐为还原剂制备超细银纳米线的方法，属于银纳米线制备的技术领域。本发明要解决现有柠檬酸盐作为还原剂制备银纳米线，前驱体浓度很低导致合成效率低，进而产率低的技术问题。本发明方法：一、在室温、搅拌下，将聚乙烯吡咯烷酮的水溶液、硝酸银的水溶液、控制剂的水溶液和蒸馏水混匀，再加入柠檬酸盐的水溶液，搅拌至均匀；二、在密封下，水热反应，自然冷却至室温；三、稀释，震荡或超声处理，过滤，用蒸馏水冲洗滤膜，收集滤膜上截留物后震荡，即得到高纯度超细银纳米线。本发明制得的银纳米线具有20‑30nm的超细直径和长达数十微米的长度。本发明具有成本低、纯度高的优点。

技术领域

本发明属于银纳米线制备的技术领域；具体涉及一种以柠檬酸盐为还原剂制备超细银纳米线的方法。

背景技术

柔性电子器件是目前学术界和产业界关注的热门领域之一，而具备良好柔韧性和导电性的电极是柔性电子器件的基础，其中尤以柔性透明电极最为重要。基于银纳米线的柔性透明电极以其高性能、低成本和易规模化生产等优势，成为取代传统的氧化铟锡(ITO)电极的一个重要选项。

低雾度、高透光率、高导电性的电极要求银纳米线具备超细的直径和较大的长径比。目前，柠檬酸钠在水热法中多用作包覆剂合成银纳米颗粒，用作还原剂制备银纳米线的报导较少。文献(Journal of Colloid and Interface Science,2010,352,285-291)报导了130℃下柠檬酸钠还原硝酸银制备银纳米线的方法，然而所用的硝酸银浓度仅为0.1mM，制得的纳米线较粗较短(直径53nm，最大长度6μm)。文献(Nanoscale,2018,10,15468)报导了一种以柠檬酸钠为还原剂的多步合成方法，可制得直径17nm的超细纳米线，但也仅能使用低浓度硝酸银(约0.32mM)，需要光照和过氧化氢筛选晶种，产物需要以多相界面组装的方法进行提纯。

可见，目前报导的柠檬酸盐作为还原剂时均只能使用很低的前驱体(硝酸银溶液)浓度，这主要是因为柠檬酸与银离子形成沉淀，加入的银离子浓度须低于柠檬酸银的溶解度，柠檬酸银溶解度对前驱体浓度的制约，合成效率低，从而产量低。

发明内容

本发明要解决现有柠檬酸盐作为还原剂制备银纳米线，前驱体浓度很低导致合成效率低，进而产率低的技术问题；而提供了一种以柠檬酸盐为还原剂制备超细银纳米线的方法。本发明方法具有产物尺寸适宜、产量高、步骤简单、环境友好的优点。

为解决上述技术问题，本发明中一种以柠檬酸盐为还原剂制备超细银纳米线的方法是按下述步骤进行的：

步骤一、在室温、搅拌下，将聚乙烯吡咯烷酮(包覆剂)的水溶液、硝酸银(前驱体)的水溶液、控制剂的水溶液和蒸馏水混匀，再加入柠檬酸盐(还原剂)的水溶液，搅拌至均匀；

步骤二、然后在密封条件下，水热反应，自然冷却至室温；

步骤三、然后加入蒸馏水或者质量分数为0.5％～2％的PVP的水溶液进行稀释，震荡或超声处理5s-10s，用滤膜常压过滤1次～2次，用蒸馏水冲洗滤膜，收集滤膜上截留物后震荡，即得到超细银纳米线。

进一步地限定，步骤一中硝酸银的水溶液的浓度为5mM-50mM，硝酸银与聚乙烯吡咯烷酮的摩尔比为1∶(0.5-2)，硝酸银与控制剂的摩尔比为1∶(1-10)，硝酸银与柠檬酸盐的摩尔比为1∶(0.5-5)。

进一步地限定，步骤一所述柠檬酸盐中金属离子为非氧化性离子且呈弱碱性；所述柠檬酸盐可选柠檬酸三钠或柠檬酸三钾。

进一步地限定，步骤一所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为55,000-1,300,000，优选：360,000-1,300,000。

进一步地限定，步骤一中控制剂为非氧化性氯化物；所述控制剂选用氯化钠或氯化钾。

进一步地限定，步骤二所述水热反应是在110℃-170℃下保温2h-10h。