一种超长银纳米线的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属纳米材料领域，特别提供一种超长银纳米线的制备方法。
技术背景
[0002]金属纳米结构由于其独特的电、光、磁、热性能，广泛应用于微电子、光电子设备、传感器等新兴技术领域；在各种纳米材料中，一维银纳米线具有较高的导电导热能力以及优良的化学稳定性，使其在制造纳米级器件中将发挥至关重要的作用。因此，一维银纳米线的快速高效的制备及应用研究引起了众多研究者的兴趣。目前，制备银纳米线最主要的方法是多元醇法。中国专利CN 101934378 A在惰性气体保护下，采用高浓度的银源化合物与乙二醇以及氯化铜作为反应物质，得到银纳米线；中国专利CN 103167920 A在遮光条件下通过聚合含N-取代(甲基)丙烯酰胺的聚合性单体而得到的聚合物的银纳米线成长控制剂和银化合物在多元醇中25?180°C下反应得到银纳米线；中国专利CN 104313687 A是在不锈钢高压水热釜中，一定温度下通过模板化合物、还原剂和银源化合物的水溶液体系在晶种溶液和诱导剂的相互作用生成银纳米线。以往传统的多元醇法制备银纳米线的方法中，银纳米线控制剂的量需要的很少，需要外界提供如惰性气体保护、遮光、高压等条件，这势必增加了工艺的复杂程度，为大规模生产带来了不便。因此业界需要一种制备方法更简单、品质更优、长径比更高的银纳米线。
【发明内容】
[0003]为了克服【背景技术】的不足，本发明的目的是提供一种简单、高效、快速制备超长银纳米线的方法，合成的超长银纳米线直径20?40nm、长度300?500um，本方法重复性高、稳定性好、生产成本低、银纳米线尺寸可控。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种超长银纳米线的制备方法，其特征在于，包括如下基本步骤:
(a)将多元醇作为底液，于120°C?200°C油浴温度下保温5?40min，记为A液；
(b)将硝酸银溶于多元醇溶液中，超声分散后得到硝酸银醇溶液，记为B液；
(c)将银纳米线生长控制剂、分散剂溶于多元醇溶液中，超声分散后记为C液，C液中银纳米线生长控制剂的物质的量浓度为0.006 mol.L 1?0.06 mol.L S
(d)在搅拌的状态下，将上述B液、C液先后分别通过分液漏斗缓慢匀速滴加到A液中，并继续反应，从而得到银纳米线母液，所述银纳米线母液中，银纳米线生长控制剂、分散剂、硝酸银的物质的量浓度比为(0.4?4): (4?40): (1?10);所述A液的体积占总体积的 1/6 ?1/3 ；
(e)将步骤(d)得到的银纳米线母液用试剂洗涤、离心分离后，分散于乙醇溶液中，得到超长银纳米线；
所述多元醇为乙二醇、丙二醇或丙三醇中的一种。
[0005]进一步地，所述银纳米线生长控制剂为FeCl3.6Η20,Νβ01,Ν?012 *6H20,MnCl2.4Η或CoCl2.6H20中的一种。
[0006]进一步地，所述分散剂可为聚乙烯吡咯烷酮K30、聚乙烯吡咯烷酮K32、聚乙烯吡咯烷酮K45中的一种。
[0007]进一步地，步骤(b)、(c)中，超声功率为80W?200W，超声时间为10?40min。
[0008]进一步地，步骤(d)中，分液漏斗滴加速度控制在lmin.mL 1?5min.mL:0
[0009]进一步地，步骤(d)中，继续反应时间为0.5h?10h。
[0010]进一步地，步骤(e)中，离心分离的离心转速为2000 rpm?8000rpm，离心时间为10 min?40min ;所述试剂为去离子水、无水乙醇或丙酮，洗涤次数为6?10次。
[0011]有益效果:采用本发明可制备出直径20?40nm、长度300?500um的超长银纳米线，且本方法工艺简单、重复性高、稳定性好、生产成本低、银纳米线尺寸可控，容易实现大规模生产。
【附图说明】
[0012]图1为反映实施例2合成的超长银纳米线长度的扫描电镜(SB0图片；
图2为反映实施例2合成的超长银纳米线直径的扫描电镜(SEM)图片。
【具体实施方式】
[0013]实施例1
将25mL的乙二醇置于三口烧瓶中作为底液，于120 °C?200 °C油浴温度下保温5?40min，记为A液；将0.1274g硝酸银溶于50mL的乙二醇溶液中，于超声功率为100W的超声波中超声30min，得到硝酸银醇溶液，记为B液；同时将0.0527g NaCl、0.6669 g PVP-K32溶于50mL的乙二醇中，于超声功率为100W的超声波中超声30min，记为C液；在搅拌的状态下，先后将B液、C液分别通过分液漏斗以2min.mL 1的速度滴加到A液中，并继续反应
0.5h，从而得到银纳米线母液；将银纳米线母液先后用去离子水、无水乙醇洗涤6次、离心分离后，分散于乙醇溶液中，得到超长银纳米线。经检测，所得银纳米线直径20?40nm、长度 300 ?500um。
[0014]实施例2
将50mL的乙二醇置于三口烧瓶中作为底液，于120 °C?200 °C油浴温度下保温5?40min，记为A液；将0.5096g硝酸银溶于50mL的乙二醇溶液中，于超声功率为100W的超声波中超声30min，得到硝酸银醇溶液，记为B液;同时将0.41g FeCl3.6H20、1 g PVP-K30溶于50mL的乙二醇中，于超声功率为100W的超声波中超声30min，记为C液；在搅拌的状态下，先后将B液、C液分别通过分液漏斗以2min.mL 1的速度滴加到A液中，并继续反应2h，从而得到银纳米线母液；将银纳米线母液先后用去离子水、无水乙醇洗涤6次、离心分离后，分散于乙醇溶液中，得到超长银纳米线。经扫描电镜(SEM)检测，所得银纳米线直径为20?40nm如图2所示，长度为300?500um如图1所示。
[0015]实施例3
将50mL的乙二醇置于三口烧瓶中作为底液，于120 °C?200 °C油浴温度下保温5?40min，记为A液；将1.274g硝酸银溶于50mL的乙二醇溶液中，于超声功率为100W的超声波中超声30min，得到硝酸银醇溶液，记为B液;同时将0.7254g NiCl2.6Η20、3.3334 gPVP-K45溶于50mL的乙二醇中，于超声功率为100W的超声波中超声30min，记为C液；在搅拌的状态下，先后将B液、C液分别通过分液漏斗以2min -mL 1的速度滴加到A液中，并继续反应2h，从而得到银纳米线母液；将银纳米线母液先后用去离子水、无水乙醇洗涤6次、离心分离后，分散于乙醇溶液中，得到超长银纳米线。经检测，所得银纳米线直径20?40nm、长度300?500um。
[0016]实施例4
将50mL的乙二醇置于三口烧瓶中作为底液，于120 °C?200 °C油浴温度下保温5?40min，记为A液；将0.2548g硝酸银溶于50mL的乙二醇溶液中，于超声功率为100W的超声波中超声30min，得到硝酸银醇溶液，记为B液;同时将0.9005g FeCl3.6H20、1 g PVP-K30溶于50mL的乙二醇中，于超声功率为100W的超声波中超声30min，记为C液；在搅拌的状态下，先后将B液、C液分别通过分液漏斗以2min.mL 1的速度滴加到A液中，并继续反应6h，从而得到银纳米线母液；将银纳米线母液先后用去离子水、无水乙醇洗涤6次、离心分离后，分散于乙醇溶液中，得到超长银纳米线。经检测，所得银纳米线直径20?40nm、长度300 ?500umo
[0017]实施例5
将50mL的乙二醇置于三口烧瓶中作为底液，于120 °C?200 °C油浴温度下保温5?40min，记为A液；将0.5096g硝酸银溶于50mL的乙二醇溶液中，于超声功率为100W的超声波中超声30min，得到硝酸银醇溶液，记为B液;同时将0.2706g CoCl2.6H20、1 g PVP-K30溶于50mL的乙二醇中，于超声功率为100W的超声波中超声30min，记为C液；在搅拌的状态下，先后将B液、C液分别通过分液漏斗以2min.mL 1的速度滴加到A液中，并继续反应10h，从而得到银纳米线母液；将银纳米线母液先后用去离子水、无水乙醇洗涤6次、离心分离后，分散于乙醇溶液中，得到超长银纳米线。经检测，所得银纳米线直径20?40nm、长度300 ?500umo
[0018]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种超长银纳米线的制备方法，其特征在于，包括如下基本步骤: (a)将多元醇作为底液，于120°C?200°C油浴温度下保温5?40min，记为A液； (b)将硝酸银溶于多元醇溶液中，超声分散后得到硝酸银醇溶液，记为B液； (c)将银纳米线生长控制剂、分散剂溶于多元醇溶液中，超声分散后记为C液，C液中银纳米线生长控制剂的物质的量浓度为0.006 mol.L 1?0.06 mol.L S (d)在搅拌的状态下，将上述B液、C液先后分别通过分液漏斗缓慢匀速滴加到A液中，并继续反应，从而得到银纳米线母液；所述银纳米线母液中，银纳米线生长控制剂、分散剂、硝酸银的物质的量浓度比为(0.4?4): (4?40): (1?10)，所述A液的体积占总体积的 1/6 ?1/3 ； (e)将步骤(d)得到的银纳米线母液用试剂洗涤、离心分离后，分散于乙醇溶液中，得到长度为300?500um的超长银纳米线； 所述多元醇为乙二醇、丙二醇或丙三醇中的一种。2.根据权利要求1所述的一种超长银纳米线的制备方法，其特征在于，所述银纳米线生长控制剂为 FeCl3.6H20、NaCl、NiCl2.6H20、MnCl2.4H20 或 CoCl2.6H20 中的一种。3.根据权利要求1所述的一种超长银纳米线的制备方法，其特征在于，所述分散剂可为聚乙烯吡咯烷酮K30、聚乙烯吡咯烷酮K32、聚乙烯吡咯烷酮K45中的一种。4.根据权利要求1所述的一种超长银纳米线的制备方法，其特征在于，步骤(b)、(c)中，超声功率为80W?200W，超声时间为10?40min。5.根据权利要求1所述的一种超长银纳米线的制备方法，其特征在于，步骤(d)中，分液漏斗滴加速度控制在lmin.mL 1?5min.mL:06.根据权利要求1所述的一种超长银纳米线的制备方法，其特征在于，步骤(d)中，继续反应时间为0.5h?10h。7.根据权利要求1所述的一种超长银纳米线的制备方法，其特征在于，步骤(e)中，离心分离的离心转速为2000 rpm?8000rpm，离心时间为10 min?40min ;所述试剂为去离子水、无水乙醇或丙酮，洗涤次数为6?10次。
【专利摘要】本发明公开了一种超长银纳米线可控制备方法，其主要是通过银化合物与高浓度的银纳米线控制剂及分散剂反应，得到银纳米线的母液；将母液离心分离、洗涤数次后，分散于乙醇溶液中便得到直径20～40nm、长度300～500um的超长银纳米线。本发明工艺简单、重复性高、稳定性好、生产成本低、银纳米线尺寸可控，容易实现大规模生产。
【IPC分类】B22F9/24, B82Y40/00
【公开号】CN105397107
【申请号】CN201510985639
【发明人】彭寿, 王芸, 操芳芳, 金良茂, 王萍萍, 汤永康
【申请人】蚌埠玻璃工业设计研究院
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月25日