TW201024002A - Preparing composition of silver nanowire and method for forming silver nanowire - Google Patents

Description

201024002 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種奈米金屬 之製備技術，特別是關 於種不米娘線之製傷組成物及奈米銀線之製備方法。 【先前技術】 不米金屬擁具有許多獨特的物性，因此被廣範應用在 如紡織衣物作為抗菌，或在光電應用上，其中奈米銀線更 在m米級電子元件上扮演著内部導電連結的重要角 色特别在添加於向分子樹脂的配方中，預期奈米銀線的 導電性將優於奈米銀粒子，同時也可以有效地降低奈米銀 線的添加比例’由此得知奈米銀線的重要性。 奈来銀線的製備法目前主要有模板法及溶液化學法兩 種’利_板法雖然可以得到奈米線狀物質，但是在製作 過程中必須經過銀的填充還原與電解沉積等複雜的製程， 且此技術無法大量製造所需的奈米銀線。有關溶液化學法 製備奈米銀線，目前雖然已有許多化學合成奈米銀線的方 法被發表，不過從所發表的文獻中發現其大都採用高溫製 程（大於160°C)，並且需要3至4道合成步驟，且使用貴 金屬作觸媒(如鈀、鉑等）來達到合成奈米銀線◊實際工業 應用上高溫製程將不利於生產，而使用貴金屬觸媒如鈀、 鉑等也將增加生產成本，亦不利於實際量產應用。舉例來 說，Younan Xiaet al.於2002年在nano Lett.揭示使用大量 的乙二醇與PtCU混合在160。(：下可得到pt奈米顆粒，之 後再將此奈米顆粒與硝酸銀及聚乙烯η比洛烧_ (PVP)混合 5 201024002 在160°C持續反應，得到奈米銀線，不過由於此方法需使 用大量的多元醇作為溶劑，以昂責的PtCl2作為形成晶粒的 物種，且必須在高於160。(：的條件下方能形成奈米銀線。 因此’此技術不易將奈米銀線的應用於大量生產，商業價 值較低。

CN1843670提到可不使用昂貴的ptCl2,但其仍需使用 多元醇（如乙二醇、丙二醇或乙醯丙酮等）有機溶劑來進行 奈米線的製備，且反應溫度仍需在120oC〜160。(：之間，此 奈米線的製備之技術商業價值仍不高。 CN1424163揭示使用鈦酸丁基作為觸媒可將反應溫度 降低至85°C，不過此技術需使用如二甲基甲醯胺(dmf)、 乙醯丙酮等有害的有機溶劑作為溶媒，因此在生產性上不 利於商業製造。此外，由於此技術所用的鈦酸丁基會造成 產物中的金屬雜質，因此此技術若使用於電子元件，會因 金屬離子的干擾形成雜訊。 【發明内容】 根據上述問題，本發明提供一種奈米銀線之製備組成 物至乂〇括具正價之銀鹽、一酶類衍生物之還 及-具有可促使銀鹽轉換為銀線之有機促進劑。 本發明另提供一種奈米銀線之製備方法，至少包括以 :步驟：將-具正-價銀鹽和衍生物之還原劑加入 轉換為一銀線。 力入-有機促進劑’使銀鹽 為了讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易 6 201024002 懂，以下配合所附圖式，作詳細說明如下： 【實施方式】 以下描述本發明一實施例奈米銀線的製備組成物和太 米銀線之製備方法，在本實施例中，奈米銀線的製備組二 物包括具正一價銀離子鹽類（例如硝酸銀及其銀鹽混人 物）、具有裱保性的醣類衍生物(Fructose)作為還原劑（醣類 衍生物可選自果糖QHuO6、葡萄糖、半乳糖或其混合物）， 可調控銀鹽轉換為銀線之有機促進劑，本實施例之有機促 進劑係為有機鹼和有機酸，其中有機鹼以二曱基〇比啶 (Lutidine)較佳，有機酸以包含至少一 c〇〇H官能基之有機 化合物較佳，例如抗壞血酸(asc〇rbic acid)、草酸、摔檬酸 等。 本實施例係使用在生產上具有環保性的醣類衍生物作 為還原劑’由於醣類衍生物可直接溶解在水中’因此本實 施例可在低溫製程和水溶液中進行，此外，本實施例特別 0 應用有機驗或有機酸之有機促進劑，進行奈米銀線的製 備’所得的奈米銀線可進一步進行奈米銀線油墨的製備並 具有高導電性與安定性。在本發明一較佳實施例中，形成 銀線之反應溫度約為70°C〜90。〇奈米銀線之alfa(a)值大 於50(奈米銀之alfa(線徑d與線長1的比值大於25即為奈 米銀線）’銀鹽混合物是硝酸銀與低還原電位之銀鹽混合 物，其中低還原電位之銀鹽所佔有之比例介於0.005%〜5% 之間’低還原電位之銀鹽其標準還原電位介於 +0.222〜-0.151伏特之間，硝酸銀和醣類衍生物之比例約為 201024002 0.5〜2 ’有機促進劑的濃度約為〇. 〇iM〜1M，低還原電位之 銀鹽可以是氯化銀、溴化銀或磺化銀等。另外，在本發明 一最佳實施例中’硝酸銀和醣類衍生物之比例約為 0.5〜2.Owt%其中較佳的比例為1.2-1.gwt%，有機促進劑的 濃度約為0.01-0.05M’其中較佳的比例為〇.〇l5-(K025M奈 米銀線之alfa值大於100。 以下列舉本發明之實施範例和比較範例： 【實施範例一】線狀奈米銀的製備 參 將葡萄糖15.88g(ACROS ’純度98%)置於2000ml之四 頸反應瓶中，依序加入1000ml的去離子水及硝酸銀 3〇g(昭和純藥，純度98%)及安定劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 3〇g(日本觸媒）於上述四頸反應瓶中，設定攪拌轉數為 3〇〇rpm，持續攪拌使其溶解，並於常溫下將預先配置好之 有機驗二甲基11比唆(Lutidine)水溶液250ml(濃度為5.0wt%) f於250ml的等壓加料管中，調整滴入速度為每分鐘2ml， 搏續滴入四頸反應瓶中直到滴完約3小時，完成之後進行 參 離心純化及以去離子水清洗。經掃瞄式電子顯微鏡(SEM)和 梦透式電子顯微鏡(TEM)檢視之結果，本範例可反應形成報 条米線。 【比較例一】將有機鹼改為無機鹼 將葡萄糖15.88g (ACROS，純度98%)置於2000ml支 四頸反應瓶中，依序加入l〇〇〇ml的去離子水及硝酸銀3〇g (日召和純藥’純度98%)及安定劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)3〇g (日本觸媒）於四頸反應瓶中，設定攪拌轉數為300rpm持續 8 201024002 撲摔使其溶解，並於常溫下將預先配置好之無機鹼氫氧化 納水溶液250ml(濃度為5.0wt%)置於25〇ml的等壓加料管 中，調整滴入速度為每分鐘2ml並持續滴入四頸反應瓶中 直到滴完約3小時，完成之後進行離心純化及以去離子水 清洗。經掃瞄式電子顯微鏡(SEM)和穿透式電子顯微鏡(TEM) 檢視之結果，本比較範例無法形成銀奈米線，僅能形成顆 粒狀的銀奈米粒子。 0 【實施範例二】 將果糖2.11g (ACROS，純度98%)置於5〇〇ml之四頸 反應瓶中，依序加入100ml的去離子水及抗壞血酸(asc〇rbic acid) O.lg (TCI，純度98%)於四頸反應瓶中，設定授拌轉 數為lOOrpm持續攪拌使其溶解，並升溫至内溫8〇〇c，將 預先配置好之硝酸銀水溶液l〇〇ml(濃度為2 〇%)及pvp安 定劑之水溶液100ml (濃度為4wt%)分別置於！5〇ml的等壓 加料管中並調整滴入速度為每分鐘2ml，持續滴入四頸反 ❹應瓶中直到滴完約1-2小時。完成後關閉加熱器並降溫至 至溫’之後進行離心純化及以去離子水清洗。本範例可反 應形成銀奈米線。 【實施範例三】 本實施範例三和實施範例二的操作條件之差異為將抗 壞血酸(ascorbic acid)由原先的〇.lg(TCI，純度98%)提昇 為〇.2g ’其它條件和實施範例二的操作條件相同。本實施 範例製備之奈米銀線經掃描式電子顯微鏡(S E Μ)分析得到 線徑介於120〜270nm，其alfa值介於58〜130之間。 9 201024002 由上述實絲财得到本發明確可形成 得注意的是，！知技術雖然也有揭示以葡萄：;乍：線’值 之銀鏡反應技但該技術係使用無機酸或42原劑 =上述結果可得知使用― 另外，相對於先前技術必須 原劑，使用昂貴的責金屬作為觸媒ί還 ❿ 才能得到奈米銀線’本發明利3 生產上具㈣純的_衍生物(F_se)作 以去離子水作為溶媒，同销由有機 下)有效製備奈米銀線，且=二 至=2發明銀奈米線的製備組成物和製備方法 咖㈣奈料 ^本發明係制_衍生物，因此財環保性。 3. 本發明可於低溫製程下製備奈米銀線。 4. 本發義使用去離子水作為溶媒，避免 这成過多的有機廢溶劑的產生，符合環保之 ， 雖然本發明已揭露較佳實施; 定本發明，任錢悉此項科者，在不^其並非用以限 和範圍内，當可做些許更動二=;發明之精神 園當視後附之申請專職®所界定為準。*明之保護範 201024002

【圖式簡單說明】 無。 【主要元件符號說明】 無。 11

Claims (1)

1. 201024002 十、申請專利範圍： 1. 一種奈米銀線之製備組成物，至少包括： 一具正一價之銀鹽； 一醣類衍生物之還原劑；及 一具有可促使銀鹽轉換為銀線之有機促進劑。 2. 如申請專利範圍第1項所述之奈米銀線之製備組成 物，其中該有機促進劑係為有機驗或有機酸。 3. 如申請專利範圍第2項所述之奈米銀線之製備組成 ® 物，其中該有機驗是二曱基吼咬(Lutidine)。 4. 如申請專利範圍第2項所述之奈米銀線之製備組成 物，其中該有機酸係包含至少一 COOH官能基之有機化合 物。 5. 如申請專利範圍第4項所述之奈米銀線之製備組成 物，其中該包含至少一 COOH官能基之有機化合物是抗壞 血酸、草酸或檸檬酸。 6. 如申請專利範圍第1項所述之奈米銀線之製備組成 物，其中該銀鹽是硝酸銀。 7. 如申請專利範圍第6項所述之奈米銀線之製備組成 物，其中該硝酸銀和該醣類衍生物之比例介於0.5〜2之間。 8. 如申請專利範圍第1項所述之奈米銀線之製備組成 物，其中該有機促進劑的濃度是〇.〇1〜1M。 9. 如申請專利範圍第1項所述之奈米銀線之製備組成 物，其中該銀鹽是硝酸銀鹽及其銀鹽混合物。 10. 如申請專利範圍第9項所述之奈米銀線之製備組成 12 201024002 物，其中該銀鹽混合物是硝酸銀與低還原電位之銀鹽混合 物，其中該低還原電位之銀鹽所佔之比例介於0.005〜5%之 間。 11. 如申請專利範圍第10項所述之奈米銀線之製備組 成物，其中該低還原電位之銀鹽的標準還原電位介於 +0.222〜-0.151伏特之間。 12. 如申請專利範圍第11項所述之奈米銀線之製備組 成物，其中該低還原電位之銀鹽是氯化銀、溴化銀或碘化

   13. 如申請專利範圍第1項所述之奈米銀線之製備組成 物，其中醣類衍生物係為果糖、葡萄糖、半乳糖或其混合 物。 14. 一種奈米銀線之製備方法，至少包括： 將一具正一價銀鹽和一聽類衍生物之還原劑加入去離 子水中；及於該去離子水中加入一有機促進劑，使該銀鹽 轉換為一銀線。 15. 如申請專利範圍第14項所述之奈米銀線之製備方 法，其中該製備方法之溫度大體上為70〜90°C。 16. 如申請專利範圍第14項所述之奈米銀線之製備方 法，其中該奈米銀線之alfa值大體上大於50。 17. 如申請專利範圍第14項所述之奈米銀線之製備方 法，其中該有機促進劑係為有機驗或有機酸。 18. 如申請專利範圍第17項所述之奈米銀線之製備方 法，其中該有機驗是二曱基D比咬(Lutidine)。 13 201024002 19. 如申請專利範圍第17項所述之奈米銀線之製備方 法，其中該有機酸係包含至少一 COOH官能基之有機化合 物。 20. 如申請專利範圍第19項所述之奈米銀線之製備方 法，其中該包含至少一 COOH官能基之有機化合物是抗壞 血酸、草酸或檸檬酸。 21. 如申請專利範圍第14項所述之奈米銀線之製備方 法，其中該銀鹽是硝酸銀。 22. 如申請專利範圍第21項所述之奈米銀線之製備方 法，其中該石肖酸銀和該醣類衍生物之比例介於0.5〜2之間。 23. 如申請專利範圍第14項所述之奈米銀線之製備方 法，其中該有機促進劑的濃度是〇.〇1〜1M。 24. 如申請專利範圍第14項所述之奈米銀線之製備方 法，其中該銀鹽是硝酸銀鹽及其銀鹽混合物。 25. 如申請專利範圍第24項所述之奈米銀線之製備方 法，其中該銀鹽混合物是硝酸銀與低還原電位之銀鹽混合 物，其中低還原電位之銀鹽所佔之比例介於0.005〜5%之 間。 26. 如申請專利範圍第25項所述之奈米銀線之製備方 法，其中該低還原電位之銀鹽的標準還原電位介於 +0.222〜-0.151伏特之間。 27. 如申請專利範圍第25項所述之奈米銀線之製備方 法，其中該低還原電位之銀鹽是氯化銀、溴化銀或碘化銀。 28. 如申請專利範圍第14項所述之奈米銀線之製備方 14 201024002 法，其中醣類衍生物係為果糖、葡萄糖、半乳糖或其混合 物0

   15 201024002 七 、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：無。 (二） 本代表圖之元件符號簡單說明：無。 ❿ 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式: 無。