CN113102766A - 一种高效导电发热强度的纳米银线新材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高效导电发热强度的纳米银线新材料，该纳米银线新材料由以下重量体积的原料组成：乙二醇溶液20mL、聚乙烯醇缩丁醛0.0425g、0.05mol/L硝酸银5mL、聚四氟乙烯100mL、六亚甲基四胺8mL、PVP5mL、氧化亚铜8mL、烷基聚醚15mL、蒸馏水和酒精，该材料在制备时具体包括以下步骤；首先将烷基聚醚、PVP溶于乙二醇溶液，然后在180℃下廻流1小时得到A溶液；利用聚乙烯醇缩丁醛与银离子在压力容弹中反应，加快纳米银线的生成速度，使得纳米银线能够实现工业化的快速高效的生产，利用表面活性剂的非极性的碳氢链和极性基团达到反应过程中的稳定，防止胶体纳米结构的团聚，在反应过程中进行水热，更加有利于纳米银线的生成。

Description

一种高效导电发热强度的纳米银线新材料
技术领域
本发明涉及纳米银线新材料领域，涉及一种硬质合金棒材，特别涉及一种高效导电发热强度的纳米银线新材料。
背景技术
纳米银线是一种纳米尺度的线，可以被定义为一种具有在横向上被限制在100纳米以下的一维结构，这种尺度上，量子力学效应很重要,因此也被称作"量子线"，作为纳米技术的一个重要组成部分，纳米线可以被用来制作超小电路，纳米银线除具有银优良的导电性之外，由于纳米级别的尺寸效应，还具有优异的透光性、耐曲挠性，此外由于纳米银线的大长径比效应，使其在导电胶、导热胶等方面的应用中也具有突出的优势；
但是现有的导电发热强度的纳米银线新材料在生产制备时，不具备较为快速高效的工业化生产反应，导致导电发热强度的纳米银线的反应过程较为缓慢；其次，现有的导电发热强度的纳米银线新材料在生产制备的过程中，由于分子间的化学反应不易控制，使得纳米银线发生分子团聚的几率较大，容易使得纳米银线的制备发生失败；其次，现有的导电发热强度的纳米银线新材料在生产制备的过程中，不方便控制分子间的活化时间，不便于对纳米银线的形状和生长方向进行改变，不方便控制纳米银线的直径和长度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效导电发热强度的纳米银线新材料，现有的导电发热强度的纳米银线新材料在生产制备时，不具备较为快速高效的工业化生产反应，导致导电发热强度的纳米银线的反应过程较为缓慢；其次，现有的导电发热强度的纳米银线新材料在生产制备的过程中，由于分子间的化学反应不易控制，使得纳米银线发生分子团聚的几率较大，容易使得纳米银线的制备发生失败；其次，现有的导电发热强度的纳米银线新材料在生产制备的过程中，不方便控制分子间的活化时间，不便于对纳米银线的形状和生长方向进行改变，不方便控制纳米银线的直径和长度；本发明中，通过在180℃温度下利用乙二醇还原硝酸银形成零价基本银粒子，在匀相***中单一分散型溶胶成核模型，零价基本银粒子浓度达到当量点团簇和晶核将会出现，还原反应生成的银原子会扩散在既有晶核的表面，在活性表面定位下来，并和临近的银原子形成稳定的金属键，利用聚乙烯醇缩丁醛与银离子在压力容弹中反应，加快纳米银线的生成速度，使得纳米银线能够实现工业化的快速高效的生产；通过在纳米银线的反应生成过程中添加烷基聚醚，基聚醚为表面活性剂，利用表面活性剂的非极性的碳氢链和极性基团达到反应过程中的稳定，防止胶体纳米结构的团聚；通过添加PVP，PVP覆盖作用从而形成了晶种，硝酸银首先被还原成纳米很小颗粒，然后聚集成大颗粒，形成的银通过与PVP分子中的氧原子原子之间的化学作用面紧密覆益，同时PVP与银平面的相互作用比银面更大，从而使得银生长为纳米银线，改变PVP链长度可以控制银纳米结构的大小和形状，纳米银纳米颗粒的数量随着PVP链长的增加而迅速增加，搅拌速度越快，纳米银线直径和长度会变小，同时在反应过程中进行水热，更加有利于纳米银线的生成。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高效导电发热强度的纳米银线新材料，该纳米银线新材料由以下重量体积的原料组成：乙二醇溶液20mL、聚乙烯醇缩丁醛0.0425g、0.05mol/L硝酸银5mL、聚四氟乙烯100mL、六亚甲基四胺8mL、PVP5mL、氧化亚铜8mL、烷基聚醚15mL、蒸馏水和酒精，该材料在制备时具体包括以下步骤：
步骤一：将烷基聚醚、PVP溶于乙二醇溶液，然后在180℃下廻流1小时得到A溶液；
步骤二：将硝酸银溶于乙二醇溶液得到B溶液；
步骤三：将A溶液倒入B溶液中，在在180℃下持续廻流2小时；
步骤四：在AB混合溶液中加入聚乙烯醇缩丁醛搅拌15分钟，在烘箱中恒温一段时间，常温下自然冷却；
步骤五：然后在AB混合溶液中加入氧化亚铜将硝酸银硝酸银中的银离子进行制备还原；
步骤六：在步骤五中加入聚四氟乙烯，接着加入六亚甲基四胺进行充分搅拌；
步骤七：对步骤六中的溶液进行水热至100℃保持24小时，然后冷却至室温，对反应完成后的产物进行离心分离20分钟，用蒸馏水和酒精进行洗涤，重复几次操作，在室温下进行真空干燥。
进一步，所述步骤一中，烷基聚醚为表面活性剂，防止胶体纳米结构的团聚，PVP作为分散剂和稳定剂存在；
进一步，所述纳米银线新材料合成过程中反应为：
C6H12N4+6H2O＝6HCHO+4NH3，
Ag++2NH3＝[Ag(NH3)2]+，
HCHO+2[Ag(NH3)2]++H2O→HCOO-+2Ag+3NH4 ++NH3。
进一步，所述在步骤四中，聚乙烯醇缩丁醛在容量为50mL聚对苯内衬的压力容弹中反应，将反应所得产物用去离子水和无水乙醇在2000r/min的转速下洗涤、离心分离多次后在60℃干燥4h。
进一步，所述步骤五中氧化亚铜作为还原剂和结构导向剂，将硝酸银硝酸银中的银离子进行制备还原。
进一步，所述在步骤七中PVP分子覆盖晶种的晶面，结合微波加热合成了直径30-50n m的纳米银线，用Na Cl作为生长控制剂，结合水热法，Ag CI当作晶体，在低浓度的AgCl体系下合成了连续多步生长的纳米银线长度达到400～-500um。
本发明的有益效果：
1、通过在180℃温度下利用乙二醇还原硝酸银形成零价基本银粒子，在匀相***中单一分散型溶胶成核模型，零价基本银粒子浓度达到当量点团簇和晶核将会出现，还原反应生成的银原子会扩散在既有晶核的表面，在活性表面定位下来，并和临近的银原子形成稳定的金属键，利用聚乙烯醇缩丁醛与银离子在压力容弹中反应，加快纳米银线的生成速度，使得纳米银线能够实现工业化的快速高效的生产；
2、通过在纳米银线的反应生成过程中添加烷基聚醚，基聚醚为表面活性剂，利用表面活性剂的非极性的碳氢链和极性基团达到反应过程中的稳定，防止胶体纳米结构的团聚；
3、通过添加PVP，PVP覆盖作用从而形成了晶种，硝酸银首先被还原成纳米很小颗粒，然后聚集成大颗粒，形成的银通过与PVP分子中的氧原子原子之间的化学作用面紧密覆益，同时PVP与银平面的相互作用比银面更大，从而使得银生长为纳米银线，改变PVP链长度可以控制银纳米结构的大小和形状，纳米银纳米颗粒的数量随着PVP链长的增加而迅速增加，搅拌速度越快，纳米银线直径和长度会变小，同时在反应过程中进行水热，更加有利于纳米银线的生成。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种高效导电发热强度的纳米银线新材料，该纳米银线新材料由以下重量体积的原料组成：乙二醇溶液20mL、聚乙烯醇缩丁醛0.0425g、0.05mol/L硝酸银5mL、聚四氟乙烯100mL、六亚甲基四胺8mL、PVP5mL、氧化亚铜8mL、烷基聚醚15mL、蒸馏水和酒精，该材料在制备时具体包括以下步骤：
步骤一：将烷基聚醚、PVP溶于乙二醇溶液，然后在180℃下廻流1小时得到A溶液；
步骤二：将硝酸银溶于乙二醇溶液得到B溶液；
步骤三：将A溶液倒入B溶液中，在在180℃下持续廻流2小时；
步骤四：在AB混合溶液中加入聚乙烯醇缩丁醛搅拌15分钟，在烘箱中恒温一段时间，常温下自然冷却；
步骤五：然后在AB混合溶液中加入氧化亚铜将硝酸银硝酸银中的银离子进行制备还原；
步骤六：在步骤五中加入聚四氟乙烯，接着加入六亚甲基四胺进行充分搅拌；
步骤七：对步骤六中的溶液进行水热至100℃保持24小时，然后冷却至室温，对反应完成后的产物进行离心分离20分钟，用蒸馏水和酒精进行洗涤，重复几次操作，在室温下进行真空干燥。
步骤一中，烷基聚醚为表面活性剂，防止胶体纳米结构的团聚，PVP作为分散剂和稳定剂存在；
纳米银线新材料合成过程中反应为：
C6H12N4+6H2O＝6HCHO+4NH3，
Ag++2NH3＝[Ag(NH3)2]+，
HCHO+2[Ag(NH3)2]++H2O→HCOO-+2Ag+3NH4 ++NH3。
在步骤四中，聚乙烯醇缩丁醛在容量为50mL聚对苯内衬的压力容弹中反应，将反应所得产物用去离子水和无水乙醇在2000r/min的转速下洗涤、离心分离多次后在60℃干燥4h。
步骤五中氧化亚铜作为还原剂和结构导向剂，将硝酸银硝酸银中的银离子进行制备还原。
在步骤七中PVP分子覆盖晶种的晶面，结合微波加热合成了直径30-50nm的纳米银线，用Na Cl作为生长控制剂，结合水热法，Ag CI当作晶体，在低浓度的Ag Cl体系下合成了连续多步生长的纳米银线长度达到400～-500um。
本发明通过在180℃温度下利用乙二醇还原硝酸银形成零价基本银粒子，在匀相***中单一分散型溶胶成核模型，零价基本银粒子浓度达到当量点团簇和晶核将会出现，还原反应生成的银原子会扩散在既有晶核的表面，在活性表面定位下来，并和临近的银原子形成稳定的金属键，利用聚乙烯醇缩丁醛与银离子在压力容弹中反应，加快纳米银线的生成速度，使得纳米银线能够实现工业化的快速高效的生产；通过在纳米银线的反应生成过程中添加烷基聚醚，基聚醚为表面活性剂，利用表面活性剂的非极性的碳氢链和极性基团达到反应过程中的稳定，防止胶体纳米结构的团聚；通过添加PVP，PVP覆盖作用从而形成了晶种，硝酸银首先被还原成纳米很小颗粒，然后聚集成大颗粒，形成的银通过与PVP分子中的氧原子原子之间的化学作用面紧密覆益，同时PVP与银平面的相互作用比银面更大，从而使得银生长为纳米银线，改变PVP链长度可以控制银纳米结构的大小和形状，纳米银纳米颗粒的数量随着PVP链长的增加而迅速增加，搅拌速度越快，纳米银线直径和长度会变小，同时在反应过程中进行水热，更加有利于纳米银线的生成。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高效导电发热强度的纳米银线新材料，其特征在于：该纳米银线新材料由以下重量体积的原料组成：乙二醇溶液20mL、聚乙烯醇缩丁醛0.0425g、0.05mol/L硝酸银5mL、聚四氟乙烯100mL、六亚甲基四胺8mL、PVP5mL、氧化亚铜8mL、烷基聚醚15mL、蒸馏水和酒精，该材料在制备时具体包括以下步骤：
步骤一：将烷基聚醚、PVP溶于乙二醇溶液，然后在180℃下廻流1小时得到A溶液；
步骤二：将硝酸银溶于乙二醇溶液得到B溶液；
步骤三：将A溶液倒入B溶液中，在在180℃下持续廻流2小时；
步骤四：在AB混合溶液中加入聚乙烯醇缩丁醛搅拌15分钟，在烘箱中恒温一段时间，常温下自然冷却；
步骤五：然后在AB混合溶液中加入氧化亚铜将硝酸银硝酸银中的银离子进行制备还原；
步骤六：在步骤五中加入聚四氟乙烯，接着加入六亚甲基四胺进行充分搅拌；
步骤七：对步骤六中的溶液进行水热至100℃保持24小时，然后冷却至室温，对反应完成后的产物进行离心分离20分钟，用蒸馏水和酒精进行洗涤，重复几次操作，在室温下进行真空干燥。
2.根据权利要求1所述的一种高效导电发热强度的纳米银线新材料，其特征在于：所述步骤一中，烷基聚醚为表面活性剂，防止胶体纳米结构的团聚，PVP作为分散剂和稳定剂存在。
3.根据权利要求1所述的一种高效导电发热强度的纳米银线新材料的生产方法，其特征在于：所述纳米银线新材料合成过程中反应为：
C6H12N4+6H2O＝6HCHO+4NH3，
Ag++2NH3＝[Ag(NH3)2]+，
HCHO+2[Ag(NH3)2]++H2O→HCOO-+2Ag+3NH4 ++NH3。
4.根据权利要求1所述的一种高效导电发热强度的纳米银线新材料的生产方法，其特征在于：所述在步骤四中，聚乙烯醇缩丁醛在容量为50mL聚对苯内衬的压力容弹中反应，将反应所得产物用去离子水和无水乙醇在2000r/min的转速下洗涤、离心分离多次后在60℃干燥4h。
5.根据权利要求1所述的一种高效导电发热强度的纳米银线新材料的生产方法，其特征在于：所述步骤五中氧化亚铜作为还原剂和结构导向剂，将硝酸银硝酸银中的银离子进行制备还原。
6.根据权利要求1所述的一种高效导电发热强度的纳米银线新材料的生产方法，其特征在于：所述在步骤七中PVP分子覆盖晶种的晶面，结合微波加热合成了直径30-50n m的纳米银线，用Na Cl作为生长控制剂，结合水热法，Ag CI当作晶体，在低浓度的Ag Cl体系下合成了连续多步生长的纳米银线长度达到400～-500um。
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