[发明专利]薄且均匀的银纳米线、合成方法和由所述纳米线形成的透明导电膜

说明书

本申请涉及薄且均匀的银纳米线、合成方法和由所述纳米线形成的透明导电膜。本发明描述了高度均匀且薄的银纳米线，其具有低于20纳米的平均直径以及小的直径标准偏差。所述银纳米线具有高的高宽比。所述银纳米线的特征可在于具有大于18纳米的直径且在稀溶液中具有蓝移的窄吸收光谱的少量纳米线。描述了允许合成窄且均匀的银纳米线的方法。由薄且均匀的银纳米线形成的透明导电膜可具有非常低水平的雾度和低ΔL*(漫射发光度)值，使得所述透明导电膜可提供黑色背景的外观的极小改变。

本申请是申请日为2018年12月5日、申请号为201880086347.9、发明名称为“薄且均匀的银纳米线、合成方法和由所述纳米线形成的透明导电膜”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请要求由胡(Hu)等人于2017年12月6日提交的标题为“薄且均匀的银纳米线、合成方法和由所述纳米线形成的透明导电膜(Thin and Uniform Silver Nanowires,Methods of Synthesis and Transparent Conductive Films Formed from theNanowires)”的美国临时专利申请62/595,281，以及由胡等人于2018年4月12日提交的标题为“薄且均匀的银纳米线、合成方法和由所述纳米线形成的透明导电膜”的同在申请中的美国专利申请15/951,758的优先权，所述专利申请全部以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种具有非常小的直径和大的高宽比(aspect ratio)的银纳米线，所述银纳米线可以非常均匀的直径在有用的数量下组装。本发明还涉及一种合成纳米线的方法，包括但不限于基于合成特别需要的催化剂的方法。另外，本发明涉及具有非常低的雾度(haze)，同时实现高透明度和低电阻的透明导电膜。

背景技术

银纳米线代表一种用于透明导电体和其它导电体应用的有前景的技术，可作为更多功能的替代物替代传统导电氧化物(如氧化铟锡)和其它导电材料。虽然至今银纳米线用于各种应用的市场渗透率仍有限，但预期银纳米线将为高性能应用提供增长的材料供应。银纳米线通常被合成且随后被传递至用于并入产品中的结构。因此，商业化努力的第一步涉及银纳米线的合成。

发明内容

在第一方面中，本发明涉及一种纳米线的集合，所述纳米线包含银且具有不大于约20纳米的平均直径以及不大于约2.5纳米的直径标准偏差。对于薄且均匀的纳米线，所述纳米线的集合的特征可在于：当在以二甲亚砜为溶剂的稀溶液中测量时，410纳米处的吸收相对于最大吸收不大于约0.225，且具有窄的吸收峰。在一些实施例中，不大于约10％的所述纳米线具有大于18纳米的直径。

在另一方面中，本发明涉及一种合成银纳米线的方法，所述方法包含形成基本上不含顺磁离子的反应溶液，所述反应溶液包含多元醇溶剂、聚乙烯吡咯烷酮、氯化物盐和溴化物盐的共混物。所述反应溶液包含具有至少一个但不多于三个的氮原子以及至少一个碳原子的五元芳族杂环阳离子。合适的五元杂环离子包括例如咪唑鎓(imidazolium)、吡唑鎓(pyrazolium)、其衍生物、和其混合物。所述反应溶液可被加热以达到选定的峰值温度，然后可终止或可不终止所述加热。将可溶性银盐添加至所述反应溶液。在一些实施例中，所述可溶性银盐可在接近或达到所述峰值温度后，例如在约5℃范围内添加。

在另一方面中，本发明涉及一种合成银纳米线的方法，所述方法包含如下步骤：形成包含以下的共混物的反应溶液：多元醇溶剂、聚乙烯吡咯烷酮、包含氯化物和/或溴化物的盐、以及具有包含至少一个但不多于三个的氮原子和至少一个碳原子的五元芳族杂环的中性有机化合物；将所述反应溶液加热至峰值温度；以及添加可溶性银盐。在一些实施例中，所述可溶性银盐可在接近或达到所述峰值温度后，例如在约5℃范围内添加。所述中性有机化合物可为咪唑、吡唑、其衍生物、或其混合物。