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CN106513698B - 一种高浓度纳米银线的逐次添加制备工艺 - Google Patents

一种高浓度纳米银线的逐次添加制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于纳米材料制备领域，具体为一种高浓度超长纳米银线的逐次添加制备工艺。具体为在乙二醇当中溶解聚乙烯吡咯烷酮，再加入可溶性银盐，加入微量纳米银线尺寸控制剂，高温加热，得到纳米银线分散液；再在分散液中加入一定量硝酸、银盐、聚乙烯吡咯烷酮和尺寸控制剂的乙二醇溶液，保持高温一定时间，使纳米银线生长增长；重复这一步骤，得到所需尺寸与长度的纳米银线。本发明可以制备高浓度的纳米银线分散液，方便纳米银线的制备，可以按照需求得到特定尺寸的纳米银线。

Description

一种高浓度纳米银线的逐次添加制备工艺
技术领域
本发明属于纳米材料制备领域，具体为一种高浓度纳米银线的逐次添加制备工艺。
背景技术
纳米银线是单质银的一种特殊的存在形式，其特殊的线形状，即其极大的长径比使其在电子材料、能源化工、医疗卫生等领域具有独特的应用前景。纳米银线的长径比是其一个重要的参数，在某些特殊应用，比如纳米银线型柔性透明导电膜、纳米银线型导电浆料等方面，较大的长径比会有更好的性能表现。
现有的纳米银线制备方法主要是“一锅煮”的方式，即把所有的反应物事先溶解好，然后加热反应，包括常规加热方法、微波加热、高压加热等方法，纳米银线的长径比等参数主要通过控制反应物的种类与浓度来调节。“一锅煮”的方法比较方便，但是也有纳米银线长径比不高，长径比难以控制，纳米银线浓度太低造成反应物的浪费等问题。
本发明即为解决纳米银线制备过程中长径比较低、浓度较低的问题。通过将可溶性银盐分次加入的方法，可使得加入的银盐被还原后生长在之前溶液中存在的纳米银线上，增加纳米银线的长度和长径比；通过多次添加的方法，使得分散液中纳米银线的浓度有了显著的提高，相较于“一锅煮”纳米银线浓度普遍低于1%，这种逐次添加可溶性银盐的方法可以使纳米银线浓度提高到2%-5%。
发明内容
本发明目的在于提供一种高浓度纳米银线的逐次添加制备工艺。
本发明的原理是：首先使用常规的纳米银线的制备方法，制备出初始的纳米银线的分散液，初始分散液纳米银线浓度较低，长度、长径比也较低；通过添加含有硝酸、可溶性银盐、聚乙烯吡咯烷酮、纳米银线尺寸控制剂的纳米银线增长补充液，可以使初始纳米银线进一步增长。其中硝酸可以首先使初始纳米银线分散液中的纳米银颗粒、较短的纳米银线再次形成离子溶解，然后再次被乙二醇在高温下还原，生长在较粗较长的初始纳米银线上，使纳米银线的纯度得到提高；如果增长补充液中又额外加入了银离子，则可以与之前与硝酸反应得到的银离子一起，被还原生长在较粗较长的初始纳米银线上。通过多次添加纳米银线增长补充液，可以实现纳米银线浓度、长度、长径比的调控。
本发明提出的一种高浓度超长纳米银线的逐次添加制备工艺，具体步骤如下：
（1）初始纳米银线分散液的制备：将聚乙烯吡咯烷酮溶解于乙二醇中，制成1g/L-25g/L的聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液；接着在聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液中加入可溶性银盐，控制可溶性银盐的浓度为1g/L-25g/L；溶解后，然后加入含有氯离子的可溶性化合物，使溶液中氯离子含量达到2μM/L-18mM/L；再加入可溶性纳米银线尺寸控制剂，纳米银线尺寸控制剂为含有铁离子或铜离子的化合物，使溶液中铁离子或铜离子浓度达到2μM/L-18mM/L；搅拌使所有化合物溶解，再加热至80℃-200℃，搅拌反应保持30min-48h，得到初始纳米银线分散液；
（2）配置纳米银线增长补充液：以可溶性银盐、硝酸、聚乙烯吡咯烷酮、可溶性纳米银线尺寸控制剂和溶剂为原料，混合搅拌使所有原料溶解；控制可溶性银盐的浓度为0g/L-200g/L,硝酸的浓度为1mM/L-100mM/L，聚乙烯吡咯烷酮的浓度为0g/L-250g/L，可溶性纳米银线尺寸控制剂的浓度为0μM/L-500mM/L，溶剂采用乙二醇；
（3）二次纳米银线分散液的制备：将步骤（2）中配置的纳米银线增长补充液加入到步骤（1）所得的初始纳米银线分散液中，在80℃-200℃温度下，搅拌反应保持30min-48h，得到二次纳米银线分散液；纳米银线增长补充液加入量为初始纳米银线分散液体积的0.5%-10%；
（4）三次与更多次纳米银线分散液的制备：将步骤（2）中配置的纳米银线增长补充液加入到步骤（2）所得的二次纳米银线分散液中，在80℃-200℃温度下，搅拌反应保持30min-48h，得到三次纳米银线分散液；纳米银线增长补充液加入量为初始纳米银线分散液体积的0.5%-10%；
（５）重复步骤（4），得到更多次纳米银线分散液。
本发明中，步骤（1）和（2）中所用可溶性银盐为硝酸银、氰化银、乳酸银或醋酸银中任一种。
本发明中，步骤（1）和（2）所用氯化物为可溶解在乙二醇中的并可电离出氯离子的化合物，具体为氯化钠、氯化钾、氯化铁、氯化铜或氯化铝中任一种。
本发明中，步骤（1）和（2）所用可溶性纳米银线尺寸控制剂为三价铁、二价铁、一价铜、二价铜的可溶性硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、羧酸或乙酰丙酮化合物中任一种。
本发明的有益效果在于：
1.本发明可以制备高浓度的纳米银线分散液，浓度可达到5%。
2.本发明可以控制制备纳米银线的长度、长径比等参数，其中可以制备极大长度和极大长径比纳米银线。
附图说明
图1表示实施例1制备的初始纳米银线；
图2表示实施例1制备的二次纳米银线；
图3表示实施例2制备的初始纳米银线；
图4表示实施例2制备的二次纳米银线；
图5表示实施例3制备的三次纳米银线；
图6表示实施例4制备的四次纳米银线。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
实施例1：
（1）将0.2g聚乙烯吡咯烷酮溶解在25ml乙二醇中，搅拌溶解；等聚乙烯吡咯烷酮完全溶解后加入0.25g硝酸银，搅拌溶解；等硝酸银完全溶解后加入氯化铁，使铁离子浓度为50μM/L，氯离子浓度为150μM/L。搅拌溶解完全后，将溶液加热到160℃搅拌反应1h，溶液从透明变成灰色，得到初始纳米银线分散液；
（2）配置纳米银线增长补充剂，其中硝酸0.2M/L,溶剂为乙二醇；
（3）将5ml纳米银线增长补充剂直接加入到初始纳米银线中，常温搅拌30min后160℃搅拌反应1h，得到二次纳米银线分散液。
实施例2
（1）将0.3g聚乙烯吡咯烷酮溶解在30ml乙二醇中，搅拌溶解；等聚乙烯吡咯烷酮完全溶解后加入0.20g硝酸银，搅拌溶解；等硝酸银完全溶解后加入硝酸铜和氯化钠，使铜离子浓度为100μM/L，氯离子浓度为200μM/L。搅拌溶解完全后，将溶液加热到180℃搅拌反应45min，溶液从透明变成灰色，得到初始纳米银线分散液；
（2）配置纳米银线增长补充剂，其中硝酸银40g/L，硝酸0.08M/L,聚乙烯吡咯烷酮20g/L，硝酸铜0.5mM/L，溶剂为乙二醇；
（3）将5ml纳米银线补充剂直接加入到初始纳米银线分散液中，常温搅拌30min后180℃搅拌反应45min，得到二次纳米银线分散液。
实施例3：
将实施例（1）中制备的二次纳米银线分散液中再次加入纳米银线增长补充剂，其成分为硝酸银50g/L，硝酸0.2M/L,聚乙烯吡咯烷酮10g/L，溶剂为乙二醇，常温搅拌30min后160度反应1h，就得到三次纳米银线分散液。
实施例4：
将实施例（3）中制备的三次纳米银线分散液中再次加入纳米银线增长补充剂，其成分为硝酸银50g/L，硝酸0.2M/L,聚乙烯吡咯烷酮10g/L，溶剂为乙二醇，常温搅拌30min后160度反应1h，就得到四次纳米银线分散液。

Claims (4)

1.一种高浓度超长纳米银线的逐次添加制备工艺，其特征在于具体步骤如下：
（1）初始纳米银线分散液的制备：将聚乙烯吡咯烷酮溶解于乙二醇中，制成1g/L-25g/L的聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液；接着在聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液中加入可溶性银盐，控制可溶性银盐的浓度为1g/L-25g/L；溶解后，然后加入含有氯离子的可溶性化合物，使溶液中氯离子含量达到2μM/L-18mM/L；再加入可溶性纳米银线尺寸控制剂，纳米银线尺寸控制剂为含有铁离子或铜离子的化合物，使溶液中铁离子或铜离子浓度达到2μM/L-18mM/L；搅拌使所有化合物溶解，再加热至80℃-200℃，搅拌反应保持30min-48h，得到初始纳米银线分散液；
（2）配置纳米银线增长补充液：以可溶性银盐、硝酸、聚乙烯吡咯烷酮、可溶性纳米银线尺寸控制剂和溶剂为原料，混合搅拌使所有原料溶解；控制可溶性银盐的浓度为0g/L-200g/L,硝酸的浓度为1mM/L-100mM/L，聚乙烯吡咯烷酮的浓度为0g/L-250g/L，可溶性纳米银线尺寸控制剂的浓度为0μM/L-500mM/L，溶剂采用乙二醇；
（3）二次纳米银线分散液的制备：将步骤（2）中配置的纳米银线增长补充液加入到步骤（1）所得的初始纳米银线分散液中，在80℃-200℃温度下，搅拌反应保持30min-48h，得到二次纳米银线分散液；纳米银线增长补充液加入量为初始纳米银线分散液体积的0.5%-10%；
（4）三次与更多次纳米银线分散液的制备：将步骤（2）中配置的纳米银线增长补充液加入到步骤（３）所得的二次纳米银线分散液中，在80℃-200℃温度下，搅拌反应保持30min-48h，得到三次纳米银线分散液；纳米银线增长补充液加入量为初始纳米银线分散液体积的0.5%-10%；
（５）重复步骤（4），得到更多次纳米银线分散液。
2.根据权利要求1所述的高浓度超长纳米银线的逐次添加制备工艺，其特征在于步骤（1）和（2）中所用可溶性银盐为硝酸银、氰化银、乳酸银或醋酸银中任一种。
3.根据权利要求1所述的高浓度超长纳米银线的逐次添加制备工艺，其特征在于步骤（1）所述含有氯离子的可溶性化合物为氯化钠、氯化钾、氯化铁、氯化铜或氯化铝中任一种。
4.根据权利要求1所述的高浓度超长纳米银线的逐次添加制备工艺，其特征在于步骤（1）和（2）所用可溶性纳米银线尺寸控制剂为三价铁、二价铁、一价铜、二价铜的可溶性硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、羧酸或乙酰丙酮化合物中任一种。
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