一種銀納米線的刻蝕液及刻蝕方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種刻蝕液，特別是涉及到一種銀納米線的刻蝕液及刻蝕方法。
【背景技術】
[0002] 目前，銀納米線因為其獨特的光、電物理性能，而被用在各種傳感器上，比如被廣 泛應用于許多測量儀器和濕度控制系統(tǒng)的濕度傳感器。且銀納米線具有優(yōu)異的導電性能、 較強的吸附能力、良好的生物相容性等其他材料無法比擬的特殊性質，而被用來制備透明 導電薄膜，替代傳統(tǒng)的氧化銦錫（ITO)透明電極材料。
[0003] 在制備含有銀納米線的透明導電薄膜時要求薄膜的透過率大于90%，霧度小于 1%，而影響透過率和霧度的關鍵因素就在于導電薄膜中銀納米線的長徑比。銀納米線的直 徑在20~40nm之間時才會有效的改善透過率和霧度。
[0004] 目前銀納米線長徑比主要通過改變反應條件和參數(shù)調節(jié)，其直徑普遍在100nm以 上，且銀納米線的直徑控制在40nm以下僅通過反應參數(shù)控制調節(jié)將會非常困難。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術的不足之處，提供一種減小銀納米線的直徑，提高 其長徑比的方法。
[0006] 本發(fā)明解決技術問題，采用如下技術方案：
[0007] 本發(fā)明銀納米線的刻蝕液，其特點在于：所述刻蝕液的PH值為1~5之間，所述刻 蝕液包含以下質量份的各原料：
[0008] 硝酸 1~30份； 氨水 1~30份; 去離子水 60~95份; 保護劑 0.1~5份； 表面活性劑 0.001~2份；
[0009] 其中所用硝酸的質量分數(shù)為65%，所用氨水的質量分數(shù)為25%~28%。
[0010] 優(yōu)選的，構成所述刻蝕液的原料還包括無機鹽〇. 1~5份。所述無機鹽優(yōu)選為氯 化鐵。
[0011] 優(yōu)選的，所述保護劑為N-乙烯基酰胺類聚合物、乙二醇、丙二醇、丙三醇、戊二醇 或丁二醇中的至少一種。
[0012] 優(yōu)選的，所述N-乙烯基酰胺類聚合物為N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺或聚 維酮。
[0013] 優(yōu)選的，所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、四丁基氯化銨、二苯胺磺酸鈉 或吐溫3。
[0014] 本發(fā)明銀納米線的刻蝕方法是：將銀納米線浸泡在上述刻蝕液中，以25~80°C的 溫度刻蝕至直徑或長徑比滿足所需。
[0015] 本發(fā)明刻蝕液的反應機理為：利用硝酸和氨水配置一定pH值的緩沖溶液，同時將 刻蝕液中加入銀線保護劑和表面活性劑。在緩沖溶液對銀線進行各向同性的化學反應時， 因為其含有的銀線保護劑和表面活性劑同時保護銀納米線，降低反應速度，利用緩沖溶液 對銀納米線的各項同性的同步刻蝕速度達到細化銀納米線直徑的作用。
[0016] 本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
[0017] 1、本發(fā)明提供了一種關于銀納米線表面改性的方法，相比較于傳統(tǒng)的單純通過制 備方法的改變提高銀納米線的性質，本方法提供了一個新的角度去改善銀納米線的表面形 狀。
[0018] 2、本發(fā)明操作簡單，且使用的溶劑均為無污染環(huán)保型材料。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實施例1中銀納米線刻蝕前后的掃描電子顯微鏡圖的，其中a為刻 蝕前的長度圖，b為刻蝕前的直徑圖，c為刻蝕后的長度圖，d為刻蝕后的直徑圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明實施例2中銀納米線刻蝕后的掃描電子顯微鏡圖的直徑圖。
[0021] 圖3為本發(fā)明實施例3中銀納米線刻蝕后的掃描電子顯微鏡圖的直徑圖。
[0022] 圖4為本發(fā)明實施例4中銀納米線刻蝕后的掃描電子顯微鏡圖的直徑圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面將給出實施例和附圖來對本發(fā)明的技術方案做清晰的闡述說明。
[0024] 實施例1
[0025] 本實施例銀納米線的刻蝕液按如下步驟配制：先取40mL去離子水、5mL質量分數(shù) 為65 %的濃硝酸和2mL質量分數(shù)為25 %~28 %的氨水混合搖勻，測得其pH值為1，再向其 中加入0. 5g的保護劑聚乙烯吡咯烷酮并使其溶解，最后加入50mg表面活性劑十六烷基三 甲基溴化銨，即獲得刻蝕液。
[0026] 使用時，將銀納米線浸泡在刻蝕液中，以40°C的溫度刻蝕6小時，然后離心分離， 觀察其刻蝕前后形貌變化。
[0027] 圖1為本實施例中銀納米線刻蝕前后的掃描電子顯微鏡圖對比，其中a為刻蝕前 的長度圖，b為刻蝕前的直徑圖，c為刻蝕后的長度圖，d為刻蝕后的直徑圖；
[0028] 可以看出所用銀納米線在刻蝕前的長度和直徑主要集中在30-34ym、90-105nm; 而在刻蝕后的長度和直徑主要集中在20-27ym、36-52nm。經過刻蝕，銀納米線的長度基本 沒有變化，而直徑有非常明顯的變小。因此可知，本實施例的刻蝕液可以有效的減小銀納米 線的直徑，提高其長徑比。
[0029] 實施例2
[0030] 本實施例銀納米線的刻蝕液按如下步驟配制：先取60ml去離子水、5ml質量分數(shù) 為65 %的濃硝酸和4ml質量分數(shù)為25 %~28 %的氨水混合搖勻，測得其pH值為1，再向其 中加入0. 5g的保護劑聚乙烯吡咯烷酮并使其溶解，最后加入80mg表面活性劑十六烷基三 甲基溴化銨，即獲得刻蝕液。
[0031] 將與實施例1相同的銀納米線浸泡在刻蝕液中，以40°C的溫度刻蝕6小時，然后離 心分離，觀察其刻蝕前后形貌變化。
[0032] 圖2為本實施例銀納米線在刻蝕后的SEM圖，可以看出其直徑主要集中在 60-80nm，長度基本沒有變化；因此可知，本實施例的刻蝕液可以有效的減小銀納米線的直 徑，提高其長徑比。
[0033] 實施例3
[0034] 本實施例按施例1相同的條件配制刻蝕液，區(qū)別僅在于：在加入表面活性劑后，再 加入0. 5g氯化鐵。
[0035] 將與實施例1相同的銀納米線浸泡在本實施例配制的刻蝕液中，以40°C的溫度刻 蝕3小時，然后離心分離，觀察其刻蝕前后形貌變化。圖3為本實施例銀納米線在刻蝕后的 SEM圖，可以看出其直徑主要集中在50-60nm。
[0036] 氯化鐵中的三價鐵離子在銀納米線表面的氧化腐蝕，使得銀納米線的直徑變的更 細，同時三價鐵離子被還原所形成的二價鐵離子能夠與吸附在銀納米線結構表面的氧反 應，保護銀納米線不被腐蝕。銀納米線被硝酸氧化生成硝酸銀，在銀納米線的表面形成較低 的過飽和度銀離子，氯化鐵中的氯離子可以和銀納米線表面的飽和度銀離子反應降低銀離 子的含量，有利于刻蝕的進行。
[0037] 實施例4
[0038] 為對比刻蝕液的pH值對刻蝕效果的影響，作如下測試：
[0039] 按實施例1相同的條件配制刻蝕液，區(qū)別僅在于所用氨水的量為（6.5ml、8ml，所 得刻蝕液的pH分別為4、9。
[0040] 分別將與實施例1相同的銀納米線浸泡在兩種刻蝕液中，以40°C的溫度刻蝕6小 時，然后離心分離，觀察其刻蝕前后形貌變化。
[0041] 圖4為本實施例銀納米線在pH= 4的刻蝕液中刻蝕后的SEM圖，可以看出其直徑 主要集中在70nm左右，由此可知調節(jié)pH值可以改變直徑的大小。
[0042] 而本實施例銀納米線在pH= 9的刻蝕液中刻蝕后，其直徑基本沒有變化，證明堿 性條件的刻蝕液不能實現(xiàn)銀納米線的刻蝕。
[0043] 最后應說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并 非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做 出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引 申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。
【主權項】
1. 一種銀納米線的刻蝕液，其特征在于：所述刻蝕液的PH值為1~5之間，所述刻蝕 液包含以下質量份的各原料：其中所用硝酸的質量分數(shù)為65%，所用氨水的質量分數(shù)為25%~28%。2. 根據(jù)權利要求1所述的銀納米線的刻蝕液，其特征在于：構成所述刻蝕液的原料還 包括無機鹽0. 1~5份。3. 根據(jù)權利要求2所述的銀納米線的刻蝕液，其特征在于：所述無機鹽為氯化鐵。4. 根據(jù)權利要求1、2或3所述的銀納米線的刻蝕液，其特征在于：所述保護劑為N-乙 烯基酰胺類聚合物、乙二醇、丙二醇、丙三醇、戊二醇或丁二醇中的至少一種。5. 根據(jù)權利要求4所述的銀納米線的刻蝕液，其特征在于：所述N-乙烯基酰胺類聚合 物為N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺或聚維酮。6. 根據(jù)權利要求1、2或3所述的銀納米線的刻蝕液，其特征在于：所述表面活性劑為 十六烷基三甲基溴化銨、四丁基氯化銨、二苯胺磺酸鈉或吐溫3。7. -種銀納米線的刻蝕方法，其特征在于：將銀納米線浸泡在權利要求1~6任意一 項所述的刻蝕液中，以25~80°C的溫度刻蝕至直徑或長徑比滿足所需。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種銀納米線的刻蝕液及刻蝕方法，該刻蝕液包括硝酸1～30份、氨水1～30份、去離子水60～95份、保護劑0.1～5份，表面活性劑0.001～2份。采用根據(jù)本發(fā)明制備的刻蝕液可以有效的降低納米銀線的直徑，利用刻蝕液在銀線表面反應的各向同性從而得到粒徑較短的納米銀線。
【IPC分類】C23F1/30
【公開號】CN104962919
【申請?zhí)枴緾N201510472684
【發(fā)明人】張梓晗, 呂鵬, 陶豹
【申請人】合肥微晶材料科技有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年7月31日