[发明专利]合成银纳米片及经贵金属涂覆的银纳米片的方法，及其在透明膜中的用途

说明书

本发明阐述了用于较大规模银纳米片合成的期望方法以及将贵金属涂层施加于银纳米片上以形成具有期望吸收谱的经涂覆银纳米片的方法。银纳米片适用于涂层中以改变透明膜的色相。透明导电膜可尤其期望色相调节。

技术领域

本发明涉及改良的稳定银纳米片、银纳米片的大规模稳定合成、具有期望吸收特性的经贵金属涂覆(coated)的银纳米片及贵金属涂层在银纳米片上的合成。

背景技术

透明聚合物膜用于范围广泛的产品(例如电子显示器)中。功能透明膜可提供期望功能性，例如透明导电膜。举例而言，导电膜对于在不希望静电产生或静电导致危险时的静电耗散可能是重要的。光学膜可用于提供各种功能，例如偏振、抗反射、相移、光亮度增强或其他功能。高质量显示器可包括一或多个光学涂层。基于各种应用，视觉外观(例如色彩、透明度、雾度(haze)等等)可为透明聚合物膜的重要方面。

透明导体可用于若干光电应用，所述应用包括(例如)触摸屏、液晶显示器(LCD)、平板显示器、有机发光二极体(OLED)、太阳能电池及智能窗。历史上，氧化铟锡(ITO)由于其在合理导电性下相对较高的透明度已成为所选材料。然而，ITO仍存在若干缺点。举例而言，ITO是脆性陶瓷，其通常使用溅镀来沉积，该溅镀是涉及高温及真空且由此制作工艺可相对较慢。另外，已知ITO在挠性基板上易于破裂。

发明内容

在第一方面中，本发明涉及合成银纳米片的方法，该方法包括以下步骤：在混合条件下将第二量的过氧化氢逐渐添加至银离子、聚羧酸盐(polycarboxylate)阴离子、多官能氢氧化物化合物、第一量的过氧化氢及还原剂的共混物的水溶液中。通常，该水溶液可具有约0.00025M至约0.1M的银离子浓度，且总过氧化氢对还原剂的摩尔比率可为约10至约120。

在另一方面中，本发明涉及银纳米片的分散体，纳米片具有不超过约120nm的平均等效圆直径，分散体不含聚合物封端剂和/或无机涂层且在环境条件下具有暗储存至少21天的稳定性，如通过峰吸收谱波长的位移不超过约40nm所测定。

在另一方面中，本发明涉及经贵金属涂覆的银纳米片的分散体，其具有至少约5重量％的贵金属且600nm下的光吸收为至少约0.6个归一化吸收单位，且不含贵金属涂层的相应银纳米片在600nm下的光吸收亦为至少约0.6个归一化吸收单位。

在其他方面中，本发明涉及将贵金属涂层施加于银纳米片上的方法，该方法包括以下步骤：将包括络合(complexed)贵金属离子水溶液及聚合物封端剂的涂覆溶液逐渐添加至包括银纳米片水性分散体、聚羧酸盐阴离子、聚合物封端剂、配体及还原剂的反应溶液中。通常，所有形式的银的总浓度可为至少约0.75mM。

附图说明

图1是具有稀疏金属导电层及在稀疏金属导电层的两侧上的各种额外透明层的膜的局部侧视图。

图2是具有三个利用稀疏金属导电层形成的导电路径的代表性示意图案化结构的俯视图。

图3是在形成银纳米片时在第一步骤的过氧化氢添加后及在过氧化氢的第二添加后溶液的归一化光吸收谱的绘图。

图4是与涉及过氧化氢的单一添加的相应反应相比，基于两步骤过氧化氢添加的来自银溶液的经处理的银纳米片的归一化光吸收谱的绘图。

图5A-5J是使用实例1的方法在不同银浓度(A＝12×、B＝16×、C＝24×、D＝32×、E＝44×、F＝68×、G＝88×、H＝100×、I＝128×及J＝156×)下合成的银纳米片的归一化光吸收谱的绘图。

图6是使用二丙酮醇、乳酸乙酯或丙二醇作为代替甘油的替代稳定剂合成的3种银纳米片样品的归一化光吸收的绘图。

图7是实例1中所合成银纳米片及如实例2中阐述所合成经金涂覆的银纳米片的代表性样品的归一化光吸收的绘图。