一种银纳米线的刻蚀液及刻蚀方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种刻蚀液，特别是涉及到一种银纳米线的刻蚀液及刻蚀方法。
【背景技术】
[0002] 目前，银纳米线因为其独特的光、电物理性能，而被用在各种传感器上，比如被广 泛应用于许多测量仪器和湿度控制系统的湿度传感器。且银纳米线具有优异的导电性能、 较强的吸附能力、良好的生物相容性等其他材料无法比拟的特殊性质，而被用来制备透明 导电薄膜，替代传统的氧化铟锡（ITO)透明电极材料。
[0003] 在制备含有银纳米线的透明导电薄膜时要求薄膜的透过率大于90%，雾度小于 1%，而影响透过率和雾度的关键因素就在于导电薄膜中银纳米线的长径比。银纳米线的直 径在20~40nm之间时才会有效的改善透过率和雾度。
[0004] 目前银纳米线长径比主要通过改变反应条件和参数调节，其直径普遍在100nm以 上，且银纳米线的直径控制在40nm以下仅通过反应参数控制调节将会非常困难。
【发明内容】
[0005] 本发明是为避免上述现有技术的不足之处，提供一种减小银纳米线的直径，提高 其长径比的方法。
[0006] 本发明解决技术问题，采用如下技术方案：
[0007] 本发明银纳米线的刻蚀液，其特点在于：所述刻蚀液的PH值为1~5之间，所述刻 蚀液包含以下质量份的各原料：
[0008] 硝酸 1~30份； 氨水 1~30份; 去离子水 60~95份; 保护剂 0.1~5份； 表面活性剂 0.001~2份；
[0009] 其中所用硝酸的质量分数为65%，所用氨水的质量分数为25%~28%。
[0010] 优选的，构成所述刻蚀液的原料还包括无机盐〇. 1~5份。所述无机盐优选为氯 化铁。
[0011] 优选的，所述保护剂为N-乙烯基酰胺类聚合物、乙二醇、丙二醇、丙三醇、戊二醇 或丁二醇中的至少一种。
[0012] 优选的，所述N-乙烯基酰胺类聚合物为N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺或聚 维酮。
[0013] 优选的，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、四丁基氯化铵、二苯胺磺酸钠 或吐温3。
[0014] 本发明银纳米线的刻蚀方法是：将银纳米线浸泡在上述刻蚀液中，以25~80°C的 温度刻蚀至直径或长径比满足所需。
[0015] 本发明刻蚀液的反应机理为：利用硝酸和氨水配置一定pH值的缓冲溶液，同时将 刻蚀液中加入银线保护剂和表面活性剂。在缓冲溶液对银线进行各向同性的化学反应时， 因为其含有的银线保护剂和表面活性剂同时保护银纳米线，降低反应速度，利用缓冲溶液 对银纳米线的各项同性的同步刻蚀速度达到细化银纳米线直径的作用。
[0016] 本发明的有益效果体现在：
[0017] 1、本发明提供了一种关于银纳米线表面改性的方法，相比较于传统的单纯通过制 备方法的改变提高银纳米线的性质，本方法提供了一个新的角度去改善银纳米线的表面形 状。
[0018] 2、本发明操作简单，且使用的溶剂均为无污染环保型材料。
【附图说明】
[0019]图1为本发明实施例1中银纳米线刻蚀前后的扫描电子显微镜图的，其中a为刻 蚀前的长度图，b为刻蚀前的直径图，c为刻蚀后的长度图，d为刻蚀后的直径图；
[0020] 图2为本发明实施例2中银纳米线刻蚀后的扫描电子显微镜图的直径图。
[0021] 图3为本发明实施例3中银纳米线刻蚀后的扫描电子显微镜图的直径图。
[0022] 图4为本发明实施例4中银纳米线刻蚀后的扫描电子显微镜图的直径图。
【具体实施方式】
[0023] 下面将给出实施例和附图来对本发明的技术方案做清晰的阐述说明。
[0024] 实施例1
[0025] 本实施例银纳米线的刻蚀液按如下步骤配制：先取40mL去离子水、5mL质量分数 为65 %的浓硝酸和2mL质量分数为25 %~28 %的氨水混合摇匀，测得其pH值为1，再向其 中加入0. 5g的保护剂聚乙烯吡咯烷酮并使其溶解，最后加入50mg表面活性剂十六烷基三 甲基溴化铵，即获得刻蚀液。
[0026] 使用时，将银纳米线浸泡在刻蚀液中，以40°C的温度刻蚀6小时，然后离心分离， 观察其刻蚀前后形貌变化。
[0027] 图1为本实施例中银纳米线刻蚀前后的扫描电子显微镜图对比，其中a为刻蚀前 的长度图，b为刻蚀前的直径图，c为刻蚀后的长度图，d为刻蚀后的直径图；
[0028] 可以看出所用银纳米线在刻蚀前的长度和直径主要集中在30-34ym、90-105nm; 而在刻蚀后的长度和直径主要集中在20-27ym、36-52nm。经过刻蚀，银纳米线的长度基本 没有变化，而直径有非常明显的变小。因此可知，本实施例的刻蚀液可以有效的减小银纳米 线的直径，提高其长径比。
[0029] 实施例2
[0030] 本实施例银纳米线的刻蚀液按如下步骤配制：先取60ml去离子水、5ml质量分数 为65 %的浓硝酸和4ml质量分数为25 %~28 %的氨水混合摇匀，测得其pH值为1，再向其 中加入0. 5g的保护剂聚乙烯吡咯烷酮并使其溶解，最后加入80mg表面活性剂十六烷基三 甲基溴化铵，即获得刻蚀液。
[0031] 将与实施例1相同的银纳米线浸泡在刻蚀液中，以40°C的温度刻蚀6小时，然后离 心分离，观察其刻蚀前后形貌变化。
[0032] 图2为本实施例银纳米线在刻蚀后的SEM图，可以看出其直径主要集中在 60-80nm，长度基本没有变化；因此可知，本实施例的刻蚀液可以有效的减小银纳米线的直 径，提高其长径比。
[0033] 实施例3
[0034] 本实施例按施例1相同的条件配制刻蚀液，区别仅在于：在加入表面活性剂后，再 加入0. 5g氯化铁。
[0035] 将与实施例1相同的银纳米线浸泡在本实施例配制的刻蚀液中，以40°C的温度刻 蚀3小时，然后离心分离，观察其刻蚀前后形貌变化。图3为本实施例银纳米线在刻蚀后的 SEM图，可以看出其直径主要集中在50-60nm。
[0036] 氯化铁中的三价铁离子在银纳米线表面的氧化腐蚀，使得银纳米线的直径变的更 细，同时三价铁离子被还原所形成的二价铁离子能够与吸附在银纳米线结构表面的氧反 应，保护银纳米线不被腐蚀。银纳米线被硝酸氧化生成硝酸银，在银纳米线的表面形成较低 的过饱和度银离子，氯化铁中的氯离子可以和银纳米线表面的饱和度银离子反应降低银离 子的含量，有利于刻蚀的进行。
[0037] 实施例4
[0038] 为对比刻蚀液的pH值对刻蚀效果的影响，作如下测试：
[0039] 按实施例1相同的条件配制刻蚀液，区别仅在于所用氨水的量为（6.5ml、8ml，所 得刻蚀液的pH分别为4、9。
[0040] 分别将与实施例1相同的银纳米线浸泡在两种刻蚀液中，以40°C的温度刻蚀6小 时，然后离心分离，观察其刻蚀前后形貌变化。
[0041] 图4为本实施例银纳米线在pH= 4的刻蚀液中刻蚀后的SEM图，可以看出其直径 主要集中在70nm左右，由此可知调节pH值可以改变直径的大小。
[0042] 而本实施例银纳米线在pH= 9的刻蚀液中刻蚀后，其直径基本没有变化，证明碱 性条件的刻蚀液不能实现银纳米线的刻蚀。
[0043] 最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并 非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做 出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引 申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
【主权项】
1. 一种银纳米线的刻蚀液，其特征在于：所述刻蚀液的PH值为1~5之间，所述刻蚀 液包含以下质量份的各原料：其中所用硝酸的质量分数为65%，所用氨水的质量分数为25%~28%。2. 根据权利要求1所述的银纳米线的刻蚀液，其特征在于：构成所述刻蚀液的原料还 包括无机盐0. 1~5份。3. 根据权利要求2所述的银纳米线的刻蚀液，其特征在于：所述无机盐为氯化铁。4. 根据权利要求1、2或3所述的银纳米线的刻蚀液，其特征在于：所述保护剂为N-乙 烯基酰胺类聚合物、乙二醇、丙二醇、丙三醇、戊二醇或丁二醇中的至少一种。5. 根据权利要求4所述的银纳米线的刻蚀液，其特征在于：所述N-乙烯基酰胺类聚合 物为N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺或聚维酮。6. 根据权利要求1、2或3所述的银纳米线的刻蚀液，其特征在于：所述表面活性剂为 十六烷基三甲基溴化铵、四丁基氯化铵、二苯胺磺酸钠或吐温3。7. -种银纳米线的刻蚀方法，其特征在于：将银纳米线浸泡在权利要求1~6任意一 项所述的刻蚀液中，以25~80°C的温度刻蚀至直径或长径比满足所需。
【专利摘要】本发明公开了一种银纳米线的刻蚀液及刻蚀方法，该刻蚀液包括硝酸1～30份、氨水1～30份、去离子水60～95份、保护剂0.1～5份，表面活性剂0.001～2份。采用根据本发明制备的刻蚀液可以有效的降低纳米银线的直径，利用刻蚀液在银线表面反应的各向同性从而得到粒径较短的纳米银线。
【IPC分类】C23F1/30
【公开号】CN104962919
【申请号】CN201510472684
【发明人】张梓晗, 吕鹏, 陶豹
【申请人】合肥微晶材料科技有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月31日