[发明专利]一种尿素还原的银纳米线及其制备方法和用途

说明书

本发明公开一种尿素还原的银纳米线及其制备方法和用途，属于纳米材料合成技术领域。这种尿素还原的银纳米线的制备方法是：先配置溶液，将尿素与硝酸银加入乙二醇中，常温下搅拌30‑40min直至溶解，超声10‑20min后，得到溶液A，对溶液A持续冰浴，备用；将聚乙烯吡咯烷酮加入乙二醇中，常温下搅拌30‑40min直至溶解，得到溶液B，备用；然后进行高温反应，将溶液B预热150‑180℃并进行保温，将溶液A滴注到反应溶液中，通入N₂并进行搅拌，静置保温，得到银纳米线母液；最后，对银纳米线母液进行处理得到银纳米线。本发明制备方法简便，重复性好，制备的银纳米线纯度高，伴生的银纳米颗粒较少，制备成本低。

技术领域

本发明涉及纳米材料合成技术领域，更具体的涉及一种尿素还原的银纳米线及其制备方法和用途。

背景技术

银是金属中电导率(6.3×10⁷S/m)和导热系数(412W/m·K，100℃)最高的金属，且其质地柔软、延展性好。银纳米材料具有比块体银更好的导电性和导热性，银纳米线(AgNWs)是径向被限制在纳米级(小于200nm)的一维纳米材料，AgNWs的直径一般为10-200nm，长度一般为5-100μm。长径比是评价AgNWs最重要的标准之一，AgNWs的长径比一般应大于50，而长径比小于50的纳米结构称为银纳米棒(AgNRs)。研究者们发现银纳米线(AgNWs)不仅满足了导电材料所需要的优异导电性、导热性，并且具有良好的柔性、化学以及力学稳定性。AgNWs组成的多孔网络具有十分优异的透光性，使得其在透明电子器件的应用成为可能。银纳米材料的宏观量子隧道效应、尺寸效应等表面效应拓宽了其应用领域，因此被广泛应用于光电器件、二极管、传感器、有机太阳能电池、能量存储器件等领域。热度颇高的AgNWs也在其他领域被寄予厚望，是最有应用前景的金属纳米线材料之一。现有技术中，采用混合多元醇法是常见且通用的技术，也有学者采用苯偶姻作为还原剂实现了超细银纳米线的制备，但总体而言这类方法的成本相对较高，经过多年的发展后期应用推广难度较大，因此成本成为银纳米线墨水在应用中的主要壁垒。本发明采用工业化时间久、产量巨大的尿素作为还原剂，核心目标为降低成本。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种尿素还原的银纳米线及其制备方法和用途，以工业化时间久、产量巨大的尿素作为还原剂，降低成本，合成步骤简便，重复性好，制备得到的银纳米线纯度较高，

本发明的第一个目的是提供一种尿素还原的银纳米线的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、配置溶液

将尿素与硝酸银加入乙二醇中，常温下搅拌30-40min直至溶解，超声10-20min后，得到溶液A，对溶液A持续冰浴，备用；其中，尿素的浓度为3.2-4.4g/L，硝酸银的浓度为17g/L；

将聚乙烯吡咯烷酮加入乙二醇中，常温下搅拌30-40min直至溶解，得到溶液B，备用；其中，聚乙烯吡咯烷酮的浓度为6.25-9.38g/L；

步骤2、高温反应

将溶液B预热150-180℃并进行保温，将溶液A滴注到反应溶液中，通入N₂并进行搅拌，静置保温，得到银纳米线母液；

步骤3、对银纳米线母液进行离心处理得到沉淀物，对沉淀物进行纯化，得到银纳米线。

优选的，步骤3按照以下方法处理：

步骤(1)、向银纳米线母液中加入乙醇，超声至分散均匀，得到混合液A；将混合液进行离心处理，得到沉淀物，沉淀物为X1；

步骤(2)、向X1中加入乙醇，超声至分散均匀，得到混合液B；将混合液进行离心处理，得到沉淀物，沉淀物为X2；

步骤(3)、将步骤(2)重复2-4次后，得到纯化后的银纳米线。

优选的，步骤2中，溶液A和溶液B的体积比为1:1。