本發明涉及不同長徑比銀納米線的可控制備及柔性透明電極制備方法。
背景技術：
柔性透明電極可以廣泛的應用在觸摸屏、便攜式太陽能電池、聚合物發光二極管和可穿戴電子等柔性光電器件中。目前，氧化銦錫(ito)占據了透明電極市場的大部分份額。不過，制備ito薄膜的磁控濺射工藝對原料的利用率低，且耗時耗能，再加上銦原料的稀缺使得ito薄膜的價格不斷增長。另外，ito具有陶瓷的脆性，在應變為2-3％時，ito就會開裂和破碎，其導電性就會急劇下降，極大限制了其在柔性電子器件中的應用。近年來，銀納米線透明電極成為該領域的研究熱點，成為最有可能替代ito的候選者。這主要是因為銀納米線透明電極的制備工藝采用溶液法，耗能少，成本低，而且由于納米級別的尺寸效應具有優異的導電性、透光性和柔性。研究表明，銀納米線的長徑比對透明電極的光電性能有很大影響。因此，如何可控地合成出不同長徑比的銀納米線并且制備出高性能的柔性透明電極對商業化銀納米線透明電極具有重要意義。
研究發現，由高長徑比的銀納米線制備出的透明電極具有更優異的光電性能。當前，銀納米線的制備方法主要采用多元醇法，通過引入溴(鐵)離子來降低銀納米線的直徑以提高其長徑比，但是需要嚴格控制溴(鐵)離子濃度、溶液的滴加速率、反應時間、攪拌速率等反應條件，不利于工業化制備。并且在銀納米線的直徑下降到20nm以下時，才會顯著提高銀納米線透明電極的光電性能，而對于目前來說，制備直徑低于20nm的銀納米線仍然面臨巨大的困難。另一方面，通過制備超長的銀納米線來提高其長徑比也是一個行之有效的方法，不過在當前的研究中，主要采用多步生長法來獲得超長的銀納米線，這種方法不僅過程冗余，而且合成出的銀納米線長度分布不均一，且直徑顯著增加，會增大透明電極的霧度。在多元醇法合成銀納米線的過程中，聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的平均分子量和濃度對最終產物的形貌和尺寸有很大的影響。目前研究者采用大分子量的pvp已經合成出較高長徑比的銀納米線并制備出光電性能較好的透明電極，可以初步應用到觸摸屏、顯示器等領域。
技術實現要素：
本發明的目的是可控合成不同長徑比的銀納米線，并且低成本的制備出柔性銀納米線透明電極，實現對傳統ito透明電極的取代和補充，并且具有反應條件簡單，反應時間短，制備工藝簡單，能耗低等優點，可用于工業化批量合成和制備，并可將其應用于柔性觸摸屏的生產中。
本發明所要解決的問題是不同長徑比銀納米線的可控制備及柔性透明電極的制備，主要包含pvp調控下不同長徑比銀納米線的制備與旋涂法制備銀納米線透明電極兩個部分組成。
本發明提供一種不同長徑比銀納米線的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
(1)取硝酸銀溶解在的乙二醇溶液中，攪拌下使其完全溶解，得到溶液a；
(2)取聚乙烯吡咯烷酮、二水合氯化銅溶解在乙二醇中，得到溶液b，所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量為40000或58000或360000，或上述任意兩種平均分子量的聚乙烯吡咯烷酮的混合；
(3)將溶液b逐滴滴加到溶液a中獲得混合溶液，所述混合溶液中硝酸銀和聚乙烯吡咯烷酮的摩爾濃度比為1:1.5，然后將混合溶液轉移到聚四氟乙烯內襯反應釜中，放入烘箱并加熱到160℃，在烘箱中繼續反應2～4h，獲得不同長徑比的銀納米線。
優選地，所述步驟(1)通過200rpm磁力攪拌。
優選地，獲得的銀納米線的長徑比為30～957。
本發明還提供一種利用不同長徑比銀納米線制備柔性透明電極的方法，步驟如下，
通過乙醇將獲得的銀納米線在離心機中1500轉離心5分鐘，清洗3-5次，將其分散到無水乙醇中，使銀納米線的質量濃度為6mg/ml；
取一定量銀納米線的乙醇溶液旋涂在聚對苯二甲酸乙二醇酯表面，經重復旋涂2-3次，室溫下自然干燥后獲得基于銀納米線的透明電極。
本發明相比現有技術具有如下優點：
1、本發明方法采用不同分子量的混合物作為封端劑，可以簡便地合成出不同長徑比(30-1000)的銀納米線，其長徑比最高可達到1000左右，高長徑比的銀納米線更有利于制備高性能的銀納米線透明電極。
2、通過多次旋涂的方法，可以制備出表面均勻，具有不同方阻和透明度的銀納米線透明電極，其光電性能滿足不同光電器件應用的需求。
3、高長徑比(～1000)銀納米線制備出的透明電極在無需進行高溫燒結的情況下，其方阻為11.4ω/sq，透明度為91.6％(550nm)，超過了目前商業化ito透明電極的光電性能(45ω/sq,85％)。
具體實施方式
實施例1：
本發明涉及不同長徑比銀納米線的可控制備及柔性透明電極制備方法。具體如下：1)首先取0.170g的硝酸銀溶解在10ml的乙二醇溶液中，并在磁力攪拌(200rpm)下使其完全溶解，然后將0.15m的pvp(平均分子量為40000)和0.111mm的二水合氯化銅的乙二醇溶液(10ml)緩慢逐滴滴加到上述溶液中獲得混合溶液，混合溶液中硝酸銀與pvp的摩爾濃度比為1：1.5。隨后轉移到50ml的反應釜中，在160℃的烘箱中繼續反應3小時。2)將合成的銀納米線進行提純，具體方法為，通過乙醇將所獲得的產品在離心機中1500轉離心5分鐘清洗3-5次，然后將其分散到乙醇中，使銀納米線的質量濃度為6mg/ml。3)旋涂法制備銀納米線柔性透明電極，具體方法為，每次取25μl的銀納米線乙醇分散液，將其旋涂在2cm×2cm的pet表面，如此重復旋涂2-3次，室溫下自然干燥后便可獲得基于銀納米線的柔性透明電極。
本發明實施例1獲得的銀納米線長徑比約為118，相應透明電極性能為方阻10.3ω/sq，透光率54.0％。
實施例2：
本發明涉及不同長徑比銀納米線的可控制備及柔性透明電極制備方法。具體如下：1)首先取0.170g的硝酸銀溶解在10ml的乙二醇溶液中，并在磁力攪拌(200rpm)下使其完全溶解，然后將0.15m的pvp(平均分子量為58000)和0.111mm的二水合氯化銅的乙二醇溶液(10ml)緩慢逐滴滴加到上述溶液中獲得混合溶液，混合溶液中硝酸銀與pvp的摩爾濃度比為1：1.5。隨后轉移到50ml的反應釜中，在160℃的烘箱中繼續反應3小時。2)將合成的銀納米線進行提純，具體方法為，通過乙醇將所獲得的產品在離心機中1500轉離心5分鐘清洗3-5次，然后將其分散到乙醇中，使銀納米線的質量濃度為6mg/ml。3)旋涂法制備銀納米線柔性透明電極，具體方法為，每次取25μl的銀納米線乙醇分散液，將其旋涂在2cm×2cm的pet表面，如此重復旋涂2-3次，室溫下自然干燥后便可獲得基于銀納米線的柔性透明電極。
本發明實施例2獲得的銀納米線長徑比約為30，相應透明電極性能為方阻16.7ω/sq，透光率50.8％。
實施例3：
本發明涉及不同長徑比銀納米線的可控制備及柔性透明電極制備方法。具體如下：1)首先取0.170g的硝酸銀溶解在10ml的乙二醇溶液中，并在磁力攪拌(200rpm)下使其完全溶解，然后將0.15m的pvp(平均分子量為40000的pvp與平均分子量為58000的pvp等質量混合)和0.111mm的二水合氯化銅的乙二醇溶液(10ml)緩慢逐滴滴加到上述溶液中獲得混合溶液，混合溶液中硝酸銀與pvp的摩爾濃度比為1：1.5。隨后轉移到50ml的反應釜中，在160℃的烘箱中繼續反應3小時。2)將合成的銀納米線進行提純，具體方法為，通過乙醇將所獲得的產品在離心機中1500轉離心5分鐘清洗3-5次，然后將其分散到乙醇中，使銀納米線的質量濃度為6mg/ml。3)旋涂法制備銀納米線柔性透明電極，具體方法為，每次取25μl的銀納米線乙醇分散液，將其旋涂在2cm×2cm的pet表面，如此重復旋涂2-3次，室溫下自然干燥后便可獲得基于銀納米線的柔性透明電極。
本發明實施例3獲得的銀納米線長徑比約為339，相應透明電極性能為方阻8.5ω/sq，透光率64.0％。
實施例4：
本發明涉及不同長徑比銀納米線的可控制備及柔性透明電極制備方法。具體如下：1)首先取0.170g的硝酸銀溶解在10ml的乙二醇溶液中，并在磁力攪拌(200rpm)下使其完全溶解，然后將0.15m的pvp(平均分子量為360000)和0.111mm的二水合氯化銅的乙二醇混合溶液(10ml)緩慢逐滴滴加到上述溶液中獲得混合溶液，混合溶液中硝酸銀與pvp的摩爾濃度比為1：1.5。隨后轉移到50ml的反應釜中，在160℃的烘箱中繼續反應3小時。2)將合成的銀納米線進行提純，具體方法為，通過乙醇將所獲得的產品在離心機中1500轉離心5分鐘清洗3-5次，然后將其分散到乙醇中，使銀納米線的質量濃度為6mg/ml。3)旋涂法制備銀納米線柔性透明電極，具體方法為，每次取25μl的銀納米線乙醇分散液，將其旋涂在2cm×2cm的pet表面，如此重復旋涂2-3次，室溫下自然干燥后便可獲得基于銀納米線的柔性透明電極。
本發明實施例4獲得的銀納米線長徑比約為529，相應透明電極性能為方阻7.4ω/sq，透光率81.8％。
實施例5：
本發明涉及不同長徑比銀納米線的可控制備及柔性透明電極制備方法。具體如下：1)首先取0.170g的硝酸銀溶解在10ml的乙二醇溶液中，并在磁力攪拌(200rpm)下使其完全溶解，然后將0.15m的pvp(平均分子量為40000的pvp與平均分子量為360000的pvp等質量混合)和0.111mm的二水合氯化銅的乙二醇混合溶液(10ml)緩慢逐滴滴加到上述溶液中獲得混合溶液，混合溶液中硝酸銀與混合pvp的摩爾濃度比為1：1.5。隨后轉移到50ml的反應釜中，在160℃的烘箱中繼續反應3小時。2)將合成的銀納米線進行提純，具體方法為，通過乙醇將所獲得的產品在離心機中1500轉離心5分鐘清洗3-5次，然后將其分散到乙醇中，使銀納米線的質量濃度為6mg/ml。3)旋涂法制備銀納米線柔性透明電極，具體方法為，每次取25μl的銀納米線乙醇分散液，將其旋涂在2cm×2cm的pet表面，如此重復旋涂2-3次，室溫下自然干燥后便可獲得基于銀納米線的柔性透明電極。
本發明實施例5獲得的銀納米線長徑比約為957，相應透明電極性能為方阻11.4ω/sq，透光率91.6％。
本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。