一种基于蒙脱石的银纳米线分散方法

本发明属于银纳米线制备，更具体地，涉及一种基于蒙脱石的银纳米线分散方法。

背景技术：

1、银纳米线是一维线形结构银基纳米材料，具有微米级长度、纳米级直径。银纳米线理化性能优异：得益于银原子大量的价电子、较低的电离能与银晶体连续重叠的能带，银纳米线材料本身具备良好的导电性与生物活性；得益于独特的一维线形纳米结构和高比表面积，银纳米线可以通过简单工艺形成高性能导电网络，性能远超昂贵复杂的薄膜工艺。

2、由于银纳米线几何形状独特，刚性强、布朗运动弱，在悬浮液中受到排空效应与外力扰动复合作用，易出现聚沉，为了解决银纳米线在悬浮液中分散稳定化较为困难的问题，目前解决该问题的分散方法主要是通过加入纳米颗粒，如纤维素二型纳米晶体、人造纳米锂藻土、气相纳米二氧化硅、氧化石墨烯，与添加表面活性剂，如pedot:pss、聚乙烯醇(pva)、十二烷基三甲基溴化铵(dtab)、非离子型表面活性剂ch5等，来实现银纳米线的分散。比如中国专利文献cn202311183020.2公布了一种采用银纳米线做导电填料的电磁屏蔽纸纱原纸及其制备方法，先将阳离子淀粉溶液涂在纸纱原纸表面，之后将银纳米线与纳米纤维素混合涂敷在纸纱原纸上，利用阳离子淀粉溶液与纳米纤维素的凝胶化促进银纳米线的均匀分散。但纳米材料价格昂贵，合成工艺成熟度低，不适用于大规模应用，纳米材料本身也存在分散问题，部分纳米材料与银纳米线体系相互作用，容易出现分层、胶凝现象，因此也不适合银纳米线悬浮液制备应用；而表面活性剂则存在分散效果不佳的问题。因此，急需一种制备工艺简单，且制备出的银纳米线悬浮液具有高分散度和高稳定性的银纳米线分散方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于蒙脱石的银纳米线分散方法，以解决现有银纳米线悬浮液制备方法制备出的银纳米线悬浮液容易聚沉的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于蒙脱石的银纳米线分散方法，包括以下步骤：

3、s1将pvp水溶液以及超声改性蒙脱石悬浮液混合作为分散剂，将羧基化纳米纤维素水悬浮液作为稳定剂，将所述分散剂和所述稳定剂混合获得a液；

4、s2将银纳米线水悬浮液与去离子水混合配置成b液；

5、s3将所述a液与所述b液混合获得c液，将c液进行超声分散处理，以获得银纳米线悬浮液。

6、进一步的，所述蒙脱石悬浮液的改性处理方法包括以下步骤：

7、s101将蒙脱石粉末与去离子水混合制成悬浮液后进行离心纯化，以获得纯化蒙脱石悬浮液，其中，悬浮液中蒙脱石成分的质量分数为1％-5％；将蒙脱石悬浊液与碱金属盐水溶液混合以获得纯化蒙脱石悬浮液；

8、s102对所述纯化蒙脱石悬浮液加热离心进行改性处理，以获得改性蒙脱石悬浮液；

9、s103将所述改性蒙脱石悬浮液与去离子水混合制成第一分散液，对所述第一分散液重复多次超声粉碎和搅拌处理，以获得第二分散液；

10、s104对所述第二分散液以特定转速离心处理后，获取上层清液作为所述蒙脱石悬浮液。

11、进一步的，步骤s102中，改性处理步骤包括：

12、s1011将纯化蒙脱石悬浮液水浴加热后离心，获得底层悬浊液；

13、s1012向所述底层悬浊液中加入碱金属盐溶液制备出蒙脱石悬浮液；对蒙脱石悬浮液重复多次步骤s1011和步骤s1012，获得改性蒙脱石悬浮液。

14、优选的，所述第一分散液中碱金属盐溶液的质量分数为95％-99％，碱金属盐溶液中碱金属盐的质量分数为5％-10％。

15、更进一步的，在步骤s1012中，所述碱金属盐水溶液由至少一种卤化物水溶液组成，或，所述碱金属盐水溶液由至少一种硝酸盐水溶液组成。

16、更进一步的，步骤s103中，超声粉碎和搅拌的方法为：将所述第一分散液超声粉碎处理特定时间后冷却至室温，然后机械搅拌一定时间；优选的，超声粉碎处理时间为15min-60min；更优选的，机械搅拌时间为1min-5min。

17、更进一步的，在步骤s104中，对所述第二分散液进行离心处理的转速为1000r/min-4000r/min；优选的，对所述第二分散液进行离心处理的转速为1000r/min-2000r/min。

18、进一步的，步骤s1中，所述pvp水溶液在分散剂中的质量分数为15％-25％，所述pvp水溶液的中pvp的质量分数为1％。

19、进一步的，所述羧基化纳米纤维素水悬浮液在a液中的质量分数为30％-50％，所述羧基化纳米纤维素水悬浮液中的羧基化纳米纤维素的质量分数为0.5％-2％。

20、进一步的，所述c液中a液的质量分数为10％-50％。

21、进一步的，步骤s3中，超声分散处理的时间为3min-10min；优选的，将c液进行超声分散处理后还进行机械搅拌；更优选的，机械搅拌的时间小于等于10min。

22、通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，主要具备以下优点：

23、1.本发明中将超声改性蒙脱石悬浮液作为分散剂成分，与银纳米线悬浮液混合制成分散液，由于改性处理后的蒙脱石具备较强吸附能力与分散能力，能够增强分散液中颗粒间的空间位阻与静电位阻，实现银纳米线的有效分散和稳定化。

24、2.本发明中的分散剂中还加入pvp水溶液，能够提高蒙脱石自身分散均匀程度，避免蒙脱石因自身分散问题诱导银纳米线聚沉，而将羧基化纳米纤维素作为稳定剂可调节混合液的ph值，总体上，pvp水溶液和羧基化纳米纤维素的加入能够保护分散液体系的稳定性，进而提高对c液的分散效果。

25、3.本发明中采用的蒙脱石具备基本层间结合力较弱的特性，对其进行超声处理，能降低其颗粒粒径，避免粒径较大的天然蒙脱石颗粒阻碍导电网络的形成，因此采用超声处理后，可降低后续分散成本，同时提高后续c液的分散效果。

技术特征：

1.一种基于蒙脱石的银纳米线分散方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基于蒙脱石的银纳米线分散方法，其特征在于，所述蒙脱石悬浮液的改性处理方法包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的一种基于蒙脱石的银纳米线分散方法，其特征在于，步骤s102中，改性处理步骤包括：

4.如权利要求3所述的一种基于蒙脱石的银纳米线分散方法，其特征在于，在步骤s1012中，所述碱金属盐水溶液由至少一种卤化物水溶液组成，或，所述碱金属盐水溶液由至少一种硝酸盐水溶液组成。

5.如权利要求2所述的一种基于蒙脱石的银纳米线分散方法，其特征在于，步骤s103中，超声粉碎和搅拌的方法为：将所述第一分散液超声粉碎处理特定时间后冷却至室温，然后机械搅拌一定时间；优选的，超声粉碎处理时间为15min-60min；更优选的，机械搅拌时间为1min-5min。

6.如权利要求2所述的一种基于蒙脱石的银纳米线分散方法，其特征在于，在步骤s104中，对所述第二分散液进行离心处理的转速为1000r/min-4000r/min；优选的，对所述第二分散液进行离心处理的转速为1000r/min-2000r/min。

7.如权利要求1所述的一种基于蒙脱石的银纳米线分散方法，其特征在于，步骤s1中，所述pvp水溶液在分散剂中的质量分数为15％-25％，所述pvp水溶液的中pvp的质量分数为1％。

8.如权利要求1所述的一种基于蒙脱石的银纳米线分散方法，其特征在于，所述羧基化纳米纤维素水悬浮液在a液中的质量分数为30％-50％，所述羧基化纳米纤维素水悬浮液中的羧基化纳米纤维素的质量分数为0.5％-2％。

9.如权利要求1所述的一种基于蒙脱石的银纳米线分散方法，其特征在于，所述c液中a液的质量分数为10％-50％。

10.如权利要求1所述的一种基于蒙脱石的银纳米线分散方法，其特征在于，步骤s3中，超声分散处理的时间为3min-10min；优选的，将c液进行超声分散处理后还进行机械搅拌；更优选的，机械搅拌的时间小于等于10min。

技术总结
本发明属于银纳米线制备技术领域，并公开了一种基于蒙脱石的银纳米线分散方法，该方法包括以下步骤：将PVP水溶液以及超声改性蒙脱石悬浮液混合作为分散剂，将羧基化纳米纤维素水悬浮液作为稳定剂，将分散剂和稳定剂混合获得A液；将银纳米线水悬浮液与去离子水混合配置成B液；将A液与B液混合获得C液，将C液进行超声分散处理，以获得银纳米线悬浮液。本发明中加入超声改性蒙脱石悬浮液和PVP水溶液能实现银纳米线的有效分散和稳定化。

技术研发人员：谢斌,李晨圆,陈明祥
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31