銀納米棒及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及納米材料技術領域，特別是涉及一種銀納米棒及其制備方法。
【背景技術】
[0002]銀納米材料由于具有良好的導電性能、導熱性能、催化性能和抗菌能力，因此被廣泛應用于光電子、化學化工和生物醫學等行業。但由于銀材料屬于貴金屬、價格較高，且納米結構下易被腐蝕，因此銀納米材料在大多數情況下都被填充到復合材料中使用。一維的銀納米材料(納米棒或納米線)能夠在保持復合材料較好性能的同時降低銀材料的導通閾值，從而降低復合材料成本。其中，銀納米棒相較于銀納米線而言，長徑比小、剛性大、不易團聚和纏結，有利于在復合材料中的分散和復合材料性能的提高。
[0003]銀納米棒是一種剛性較大的一維導熱導電材料，主要采用固態模板法和溶液法制備。中國發明專利CN102776536A使用氧化鋁孔洞為模板，采用電解沉積的辦法制備了銀納米棒陣列，并指出該銀納米棒陣列可對聯苯類環境毒性污染物進行檢測。中國發明專利CN103273078A將硝酸銀和還原劑聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物加入到離子液體硝酸吡咯烷中，利用形成的六角相溶致液晶為模板，在避光條件下，室溫靜置72小時制得銀納米棒。中國發明專利CN103934464A將咔唑吡啶加入到硝酸銀中，30-80°C下劇烈攪拌4-8h制備了銀納米棒。江南大學的方云等人(化學學報.2011，69 (15)，1737?1742)以銀氨絡離子為前驅體，葡萄糖為還原劑，在聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基硫酸鈉組成的軟模板中反應，首先得到形貌均一、粒徑為50nm左右的銀納米顆粒，隨后在常溫下自發生長為銀納米棒。
[0004]固態模板法制備的銀納米棒尺寸均勻，但固態模板法本身工藝復雜、成本較高。室溫溶液法操作簡單，但反應時間過長、效率較低。高溫溶液法反應快，但影響因素多，導致副產物多、納米棒均勻性差、產率低。因此銀納米棒的批量制備還存在困難。
【發明內容】
[0005]基于此，本發明的目的是提供一種高均勻性銀納米棒的制備方法。
[0006]具體的技術方案如下:
[0007]一種銀納米棒的制備方法，包括如下步驟:
[0008](I)將分散劑與多元醇置于反應容器中，溶解后得分散劑的多元醇溶液，其中分散劑的濃度為0.05-0.2g/mL，攪拌并加熱至140_170°C，保溫15_20min ；
[0009](2)將金屬鹵化物的多元醇溶液加入到所述反應容器中，其中金屬鹵化物的濃度為 0.15-0.25mol/L，保溫 5-lOmin ；
[0010](3)將硝酸銀的多元醇溶液按如下方法加入到所述反應容器中，其中硝酸銀的濃度為0.5-2mol/L，所述金屬鹵化物與硝酸銀的摩爾比為1:50-500，所述硝酸銀的多元醇溶液與所述分散劑的多元醇溶液的體積比為1:8-10:
[0011]a、將總體積50%的硝酸銀的多元醇溶液按2-5% /min的速度滴加到所述反應容器;
[0012]b、將剩余的50%的硝酸銀的多元醇溶液一次性加入所述反應容器中；
[0013](4)攪拌反應0.5_2h，然后冷卻、清洗、分離，即得所述銀納米棒。
[0014]在其中一個實施例中，金屬鹵化物與硝酸銀的摩爾比為1:150-350。
[0015]在其中一個實施例中，所述分散劑為聚乙烯吡咯烷酮。
[0016]在其中一個實施例中，所述多元醇為乙二醇和/丙三醇。
[0017]在其中一個實施例中，所述金屬鹵化物選自溴化鉀、氯化鐵或氯化鈉中的一種或幾種。
[0018]在其中一個實施例中，所述制備方法包括如下步驟:
[0019](I)將聚乙烯吡咯烷酮與乙二醇置于反應容器中，溶解后得分散劑的多元醇溶液，其中分散劑的濃度為0.lg/mL，攪拌并加熱至160°C，保溫15_20min ；
[0020](2)將金屬鹵化物的多元醇溶液加入到所述反應容器中，其中金屬鹵化物的濃度為 0.2mol/L，保溫 5-10min ;
[0021](3)將硝酸銀的多元醇溶液按如下方法加入到所述反應容器中，其中硝酸銀的濃度為lmol/L，所述金屬鹵化物與硝酸銀的摩爾比為1:250，所述硝酸銀的多元醇溶液與所述分散劑的多元醇溶液的體積比為1:8-10:
[0022]a、將總體積50 %的硝酸銀的多元醇溶液按2_5 % /min的速度滴加到所述反應容器;
[0023]b、將剩余的50%的硝酸銀的多元醇溶液一次性加入所述反應容器中；
[0024](4)攪拌反應0.5_2h，然后冷卻、清洗、分離，即得所述銀納米棒。
[0025]本發明的另一目的是提供一種銀納米棒。
[0026]具體的技術方案如下:
[0027]權利要求1-6任一項所述制備方法制備得到的銀納米棒。
[0028]在其中一個實施例中，該銀納米棒的長徑比為25-50 ;長度為5-10 μπι。
[0029]本發明的原理和優點如下:
[0030]本發明采用乙二醇高溫還原銀離子制備銀納米棒，乙二醇在高溫下被氧化成乙醛，后者由于具有很強的還原性，將銀離子還原成銀原子。銀原子聚集堆積，形成晶種，并誘導新生成的銀原子在晶種上繼續生長。
[0031]以本發明的添加方式加入硝酸銀，合理控制形核的速度與形核率，才能得到高均勻性的的銀納米棒。采用本發明的制備方法，大量制備銀納米棒的技術障礙得以解決。
[0032]本發明工藝簡單、操作容易、適合批量制備高產率、高均勻性銀納米棒。
【附圖說明】
[0033]圖1為實施例1制備得到的銀納米棒的SEM圖；
[0034]圖2為對比例I制備得到的銀納米棒的SEM圖。
【具體實施方式】
[0035]以下通過實施例對本申請做進一步闡述。
[0036]實施例1
[0037]本實施例一種銀納米棒的制備方法，包括如下步驟:
[0038]步驟一:取3.5g聚乙烯吡咯烷酮(MW ^ 55000)溶于35mL乙二醇(AR)中(0.1g/mL)，完全溶解后加入到燒瓶中，磁力攪拌并加熱。溫度達到160°C后保溫15min ;
[0039]步驟二:將80 μ L 0.2mol/L氯化鈉乙二醇溶液加入燒瓶中；
[0040]步驟三:5分鐘后，將4mL lmol/L硝酸銀乙二醇溶液按總體積5% /min的速度滴加至燒瓶中，滴加1/2后將剩余的硝酸銀乙二醇溶液一次性加入到燒瓶中；
[0041]步驟四:混合液在磁力攪拌、冷凝回流下恒溫保持2h ;待自然冷卻后，清洗，離心分離得到銀納米棒。
[0042]本實施例銀納米棒的產率為85%。
[0043]對制得的銀納米棒進行表征(如圖1所示):所得銀納米棒分散良好，形貌均一，直徑約為150nm，長度約8 μ m(銀納米棒形貌均勻性良好，85%都是長度達到8 μ m左右的銀納米棒，銀納米粒子和銀納米線的含量極少，銀納米棒的長徑比為25-50)。
[0044]實施例2
[0045]本實施例一種銀納米棒的制備方法，包括如下步驟:
[0046]步驟一:取3.5g聚乙烯吡咯烷酮(MW ^ 55000)溶于35mL丙三醇(AR)中，完全溶解后加入到燒瓶中，磁力攪拌并加熱。溫度達到160°C后保溫15min ；
[0047]步驟二:將60 μ L 0.2mol/L氯化鐵丙三醇溶液加入燒瓶中；
[0048]步驟三:5分鐘后，將4mL lmol/L硝酸銀丙三醇溶液按總體積5% /min的速度滴加至燒瓶中，滴加1/2后將剩余的硝酸銀丙三醇溶液一次性加入到燒瓶中；
[0049]步驟四:混合液在磁力攪拌、冷凝回流下恒溫保持2h ;待自然冷卻后，清洗，離心分離得到銀納米棒。
[0050]本實施例銀納米棒的產率為80%。
[0051]本實施例銀納米棒的電鏡圖與實施例1類似。
[0052]實施例3
[0053]本實施例一種銀納米棒的制備方法，包括如下步驟:
[0054]步驟一:取3.5g聚乙烯吡咯烷酮(MW ^ 55000)溶于35mL乙二醇(AR)中，完全溶解后加入到燒瓶中，磁力攪拌并加熱。溫度達到160°C后保溫15min ；
[0055]步驟二:將80 μ L 0.2mol/L溴化鉀乙二醇溶液加入燒瓶中；
[0056]步驟三:5分鐘后，將4mL lmol/L硝酸銀乙二醇溶液按總體積5% /min的速度滴加至燒瓶中，滴加1/2后將剩余的硝酸銀乙二醇溶液一次性加入到燒瓶中；
[0057]步驟四:混合液在磁力攪拌、冷凝回流下恒溫保持2h。待自然冷卻后，清洗，離心分離得到銀納米棒。