一种通过光源照射来控制银纳米线生长的制备方法转让专利
申请号 : CN201310731412.8
文献号 : CN103737015B
文献日 : 2015-11-18
发明人 : 顾宏伟 , 鲁英杰
申请人 : 苏州创科微电子材料有限公司
摘要 :
本发明公开了一种通过光源照射来控制银纳米线生长的制备方法，包括以下步骤：(1)将表面活性剂加入到羟基化合物中混合溶解；(2)向混合溶液中加入由羟基化合物溶解的银盐和卤化物，搅拌混合形成种子溶液；(3)加入作为生长液的羟基化合物溶解的银盐；(4)一定温度下，在光源照射下控制银纳米线的生长，得到不同直径和长度的银纳米线。本发明的有益效果是：本发明提供一种通过光源照射来控制银纳米线生长来制备不同直径和长度的银纳米线方法，该方法具有极好的可控性，且该方法生产成本低、工艺简单、生产快速，具有良好的工业应用前景。
权利要求 :
1.一种通过光源照射来控制银纳米线生长的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：(1)将表面活性剂加入到羟基化合物中混合溶解,所述羟基化合物在16℃时粘度不低于18mPa·s；
(2)向混合溶液中加入由羟基化合物溶解的银盐和卤化物，搅拌混合形成种子溶液，所述银盐的摩尔浓度不高于100M；
(3)加入作为生长液的羟基化合物溶解的银盐；
(4)一定温度下，在光源照射下控制银纳米线的生长，得到不同直径和长度的银纳米线，其中，所述光源选自太阳光、可见光、紫外光、红外光中的一种或多种；所述太阳光、可见光是光波波长范围在770～390nm之间的光，包括770～622nm的红光、622～597nm的橙光、597～577nm的黄光、577～492nm的绿光、492～455nm的蓝靛光、455～390nm的紫光；所述紫外光包括波长范围分别为400～315nm、315～280nm、280～190nm的紫外光；所2
述温度不高于350℃；所述光源的光照强度不低于15μw/cm；所述得到的不同直径和长度的银纳米线的直径分布为15～80nm，长度分布为10～40μm。
2.根据权利要求1所述的一种通过光源照射来控制银纳米线生长的制备方法，其特征在于：所述银盐为可溶性银盐，所述卤化物为可溶性卤化物，所述表面活性剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种通过光源照射来控制银纳米线生长的制备方法，其特征在于：所述卤化物为可溶性溴化物、碘化物或氯化物，包括但不限定溴化钠、溴化钾、碘化钠、碘化钾、NR4Br、NR4I、氯化钠、氯化钾、NR4Cl的一种或几种。
说明书 :
一种通过光源照射来控制银纳米线生长的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种通过光源照射来控制银纳米线生长的制备方法。
背景技术
[0002] 近年来，一维纳米结构(纳米线 、棒 、带、管)由于其在介观物理和制备分子纳米器件中的应用受到了人们的广泛关注．银纳米线具有优异的透光性、耐曲挠性，因此被视为是最有可能替代传统ITO透明电极的材料，为实现柔性、可弯折LED显示、触摸屏等提供了可能。模板合成法、气相合成法、溶胶—凝胶法、热解法等均能在合适的条件下合成一维纳米材料，以表面活性剂为结构导向剂，用水热合成法制备一维纳米材料，因其制备方法简便、条件温和而受到广泛关注。
[0003] 然而，一维纳米材料在应用的过程中，其直径、长度等参数能够直接而显著地影响到纳米材料的物理和化学性能，尤其是当一维纳米材料作为导电材料时，其直径、长度等参数直接决定了纳米材料的导电性能，为了得到具有合适性能的一维纳米材料，制备具有不同直径和长度的纳米材料是工业化生产中急需解决的技术问题。
[0004] 卤化银见光分解出银的微小晶粒，特别是氯化银、溴化银因具有感光性用于制造照相材料—软片、印刷纸、硬片。发明内容
[0005] 针对现有制备银纳米线技术的不足，本发明提供一种通过光源照射来控制银纳米线生长来制备不同直径和长度的银纳米线方法，卤化银在光照作用下分解出银的微小晶粒，可以作为晶种或控制银纳米线的生长。该方法合成的银纳米线具有极好的可控性，且该方法生产成本低、工艺简单、生产快速，具有良好的工业应用前景。
[0006] 为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
[0007] 通过光源照射来控制银纳米线生长的制备方法包括以下步骤：
[0008] (1)将表面活性剂加入到羟基化合物中混合溶解；
[0009] (2)向混合溶液中加入由羟基化合物溶解的银盐和卤化物，搅拌混合形成种子溶液；
[0010] (3)加入作为生长液的羟基化合物溶解的银盐；
[0011] (4)一定温度下，在光源照射下控制银纳米线的生长，得到不同直径和长度的银纳米线。
[0012] 本发明的技术方案中，羟基化合物在16oC时粘度不低于18mPa·s，优选粘度不低o于25mPa·s，进一步优选羟基化合物在16C时粘度不高于150 mPa·s，更优选羟基化合物o
在16C时粘度为25mPa·s-115mPa·s。在本发明的体系中，当羟基化合物的粘度过高或过低时，均会对银纳米线在光源照射下的生长及控制造成不利影响。
在16C时粘度为25mPa·s-115mPa·s。在本发明的体系中，当羟基化合物的粘度过高或过低时，均会对银纳米线在光源照射下的生长及控制造成不利影响。
[0013] 本发明的技术方案中，银盐的摩尔浓度不高于100M，优选为0.01~30M，进一步的优选为0.01~5M，更优选0.01-0.5M。所述银盐为可溶性银盐优选硝酸银、醋酸银、氟化银、高氯酸银中的一种或多种。
[0014] 所述卤化物为可溶性卤化物，包括溴化钠、溴化钾、碘化钠、碘化钾、NR4Cl、NR4Br的一种或几种。所述表面活性剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的一种或两种。
[0015] 本发明的技术方案中，光源的光照强度不低于15μw/cm2，优选30μW/2 2 2 2
cm-40000μW/cm，进 一 步 优 选 为 100μW/cm-20000μW/cm，更 优 选 为 600μW/
2 2
cm-10000μW/cm。在本发明中，光源的照射强度能够对银纳米线的生长速度及纳米线的均匀性造成影响，当光照强度过低或过高时，银纳米线会生长过于缓慢或产生不均匀生长的现象，从而直接或间接的影响银纳米线的直径和长度。
cm-40000μW/cm，进 一 步 优 选 为 100μW/cm-20000μW/cm，更 优 选 为 600μW/
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cm-10000μW/cm。在本发明中，光源的照射强度能够对银纳米线的生长速度及纳米线的均匀性造成影响，当光照强度过低或过高时，银纳米线会生长过于缓慢或产生不均匀生长的现象，从而直接或间接的影响银纳米线的直径和长度。
[0016] 本发明的技术方案中，光源选自太阳光、可见光、紫外光、红外光中的一种或多种。所述太阳光、可见光的光波波长范围在770～350纳米之间的光，包括770～622nm的红光、622～597nm的橙光、597～577nm的黄光、577～492nm的绿光、492～455nm的蓝靛光、455～350nm的紫光；紫外光包括波长范围分别为400~315nm、315~280nm、280~190nm的紫外光。光源的选择对银纳米线的控制具有重要意义，优选更有力于控制银纳米线生长的
622～597nm的橙光、597～577nm的黄光及315~280nm的紫外光。
622～597nm的橙光、597～577nm的黄光及315~280nm的紫外光。
[0017] 本发明的技术方案中，控制银纳米线生长的温度不高于350oC，优选为65oC-300oC，o o o o进一步优选温度为95C-250C，更优选120C-220C。
[0018] 本发明的技术方案中，通过光源照射来控制银纳米线的生长能够很好的控制银纳米线的直径和长度，所制备得到的银纳米线的直径分布在约15-80nm，长度分布在约10-40μm。
[0019] 本发明的有益效果是：本发明提供一种通过光源照射来控制银纳米线生长来制备不同直径和长度的银纳米线方法，该方法具有极好的可控性，且该方法生产成本低、工艺简单、生产快速，具有良好的工业应用前景。
附图说明
[0020] 图1是对比案例银纳米线扫描电子显微镜（SEM）图；
[0021] 图2是实施例1银纳米线扫描电子显微镜（SEM）图；
[0022] 图3是实施例2银纳米线扫描电子显微镜（SEM）图；
[0023] 图4是实施例3银纳米线扫描电子显微镜（SEM）图；
[0024] 图5是实施例4银纳米线扫描电子显微镜（SEM）图；
[0025] 图6是实施例5银纳米线透射电子显微镜（TEM）图；
[0026] 图7是实施例6银纳米线透射电子显微镜（TEM）图；
[0027] 图8是实施例7银纳米线扫描电子显微镜（SEM）图；
[0028] 图9是实施例8银纳米线扫描电子显微镜（SEM）图。
具体实施方式
[0029] 下面结合实施例对本发明作进一步描述，这些实例仅用于说明本发明而不是限制本发明。此外应理解，在阅读了本发明所讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样适用本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0030] 对比案例
[0031] 将乙二醇150ml加入到反应器中加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP、分子量360000、0.01M），加热到160℃搅拌溶解。将硝酸银0.01M、溴化钾0.01M分别溶于乙二醇20ml中，加入到上述溶液中。搅拌反应10min，加入0.1M硝酸银生长溶液。反应半个小时降温离心，得到银纳米线，其中银线10-40μm，直径~80nm。
[0032] 实施案例1
[0033] 将乙二醇150ml加入到反应器中加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP、分子量360000、0.01M），加热到160℃搅拌溶解。将硝酸银0.01M、溴化钾0.01M分别溶于乙二醇20ml中，加入到上述溶液中。搅拌反应10min，加入0.1M硝酸银生长溶液。红外照射反应半个小时降温离心，得到银纳米线，其中银线10-40μm，直径~80nm。
[0034] 实施案例2
[0035] 将乙二醇150ml加入到反应器中加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP、分子量360000、0.01M），加热到160℃搅拌溶解。将硝酸银0.01M、溴化钾0.01M分别溶于乙二醇20ml中，
2
加入到上述溶液中。搅拌反应10min，加入0.1M硝酸银生长溶液。30μW/cm、360nm紫外光照射反应半个小时降温离心，得到银纳米线，其中银线8-30μm，直径~80nm。
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加入到上述溶液中。搅拌反应10min，加入0.1M硝酸银生长溶液。30μW/cm、360nm紫外光照射反应半个小时降温离心，得到银纳米线，其中银线8-30μm，直径~80nm。
[0036] 实施案例3
[0037] 将乙二醇150ml加入到反应器中加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP、分子量360000、0.01M），加热到160℃搅拌溶解。将硝酸银0.01M、溴化钾0.01M分别溶于乙二醇20ml中，
2
加入到上述溶液中。搅拌反应10min，加入0.1M硝酸银生长溶液。600μW/cm、360nm紫外光照射反应半个小时降温离心，得到银纳米线，其中银线6-30μm，直径~60nm。
2
加入到上述溶液中。搅拌反应10min，加入0.1M硝酸银生长溶液。600μW/cm、360nm紫外光照射反应半个小时降温离心，得到银纳米线，其中银线6-30μm，直径~60nm。
[0038] 实施案例4
[0039] 将乙二醇150ml加入到反应器中加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP、分子量360000、0.01M），加热到160℃搅拌溶解。将硝酸银0.01M、溴化钾0.01M分别溶于乙二醇20ml中，
2
加入到上述溶液中。搅拌反应10min，加入0.1M硝酸银生长溶液。3000μW/cm、360nm紫外光照射反应半个小时降温离心，得到银纳米线，其中银线6-20μm，直径~50nm。
2
加入到上述溶液中。搅拌反应10min，加入0.1M硝酸银生长溶液。3000μW/cm、360nm紫外光照射反应半个小时降温离心，得到银纳米线，其中银线6-20μm，直径~50nm。
[0040] 实施案例5
[0041] 将乙二醇150ml加入到反应器中加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP、分子量360000、0.01M），加热到160℃搅拌溶解。将硝酸银0.01M、溴化钾0.01M分别溶于乙二醇20ml中，
2
加入到上述溶液中。搅拌反应10min，加入0.1M硝酸银生长溶液。12000μW/cm、360nm紫外光照射反应半个小时降温离心，得到银纳米线，其中银线4-15μm，直径~30nm。
2
加入到上述溶液中。搅拌反应10min，加入0.1M硝酸银生长溶液。12000μW/cm、360nm紫外光照射反应半个小时降温离心，得到银纳米线，其中银线4-15μm，直径~30nm。
[0042] 实施案例6
[0043] 将乙二醇150ml加入到反应器中加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP、分子量360000、0.01M），加热到160℃搅拌溶解。将硝酸银0.01M、溴化钾0.01M分别溶于乙二醇20ml中，
2
加入到上述溶液中。搅拌反应10min，加入0.1M硝酸银生长溶液。3000μW/cm、254nm紫外光照射反应半个小时降温离心，得到银纳米线，其中银线4-20μm，直径~40nm。
2
加入到上述溶液中。搅拌反应10min，加入0.1M硝酸银生长溶液。3000μW/cm、254nm紫外光照射反应半个小时降温离心，得到银纳米线，其中银线4-20μm，直径~40nm。
[0044] 实施案例7
[0045] 将乙二醇150ml加入到反应器中加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP、分子量360000、0.01M），加热到160℃搅拌溶解。将硝酸银0.01M、溴化钾0.01M分别溶于乙二醇20ml中，
2
加入到上述溶液中。搅拌反应10min，加入0.1M硝酸银生长溶液。3000μW/cm、200nm紫外光照射反应半个小时降温离心，得到银纳米线，其中银线4-15μm，直径~20nm。
2
加入到上述溶液中。搅拌反应10min，加入0.1M硝酸银生长溶液。3000μW/cm、200nm紫外光照射反应半个小时降温离心，得到银纳米线，其中银线4-15μm，直径~20nm。
[0046] 实施案例8
[0047] 将乙二醇150ml加入到反应器中加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP、分子量360000、0.01M），加热到160℃搅拌溶解。将硝酸银0.01M、溴化钾0.01M分别溶于乙二醇20ml中，加入到上述溶液中。搅拌反应10min，加入0.1M硝酸银生长溶液。阳光照射反应半个小时降温离心，得到银纳米线，其中银线4-20μm，直径~20nm。