一种金属纳米线的清洗方法技术

本发明专利技术公开了一种金属纳米线的清洗方法，包括涂层工序、清洗工序、分散工序和清除工序，其特征在于所述金属纳米线的清洗方法在金属纳米线表面形成一层保护层，该保护层有效地防止了后续的抽滤洗涤时金属纳米线的沉聚，然后抽滤洗涤去除溶剂、有机高分子及无机盐，最后去除金属纳米线表面的保护层，本发明专利技术的有益效果是所述金属纳米线的快速、高效清洗工艺，克服了离心洗涤耗时长、操作繁琐、效率低的缺点，该保护层有效地防止了后续的抽滤洗涤时金属纳米线的沉聚，实现金属纳米线的快速、高效清洗，有效地避免了过滤洗涤过程中出现的成膜现象，提高了产品的收率和品质。

Method for cleaning metal nano wire

The invention discloses a method for cleaning metal nanowires, including coating process, cleaning process, dispersion and clearance process, which is characterized in that a protective layer formed by the method of cleaning metal nanowires on the surface of metal nanowires, the protective layer can effectively prevent the subsequent filtration washing of metal nanowires sedimentation, filtration and washing to remove the solvent, organic polymer and inorganic salt, and finally remove the protective layer on the surface of metal nanowires, the invention has the advantages of quick and efficient cleaning process of the metal nanowires, overcome the centrifugal washing time-consuming, complicated operation, low efficiency, the protective layer effectively. To prevent the subsequent filtration washing of metal nanowires deposition, rapid and efficient cleaning of metal nanowires, effectively avoid the emergence of the membrane filtration and washing process The yield and quality of the product are improved.

【技术实现步骤摘要】
一种金属纳米线的清洗方法
本专利技术属于纳米材料
，更具体地涉及一种金属纳米线的清洗方法。
技术介绍
氧化铟锡（ITO）是目前引用最广泛的透明电极材料，其主要应用于显示屏、触摸屏等相关技术中。但ITO较脆，且成本高，故开发ITO的替代材料已成趋势。经研究表明，金属（如银、铜等）纳米线不仅具有良好的导电性能，而且由于其表现出的小尺寸效应、量子效应、高比表面效应而具有独特的光学、电学等特性，可广泛应用于透明导电电极、柔性显示屏、表面增强拉曼技术、功能纳米器件等领域。目前，金属纳米线多采用湿法制备，多含有大量有机高分子，影响其导电性，无法直接用于导电薄膜的制备。故需对金属纳米线进行洗涤，在保证不发生沉聚的情况下，去除表面大量有机高分子。其清洗一般采用离心洗涤、过滤洗涤等。离心洗涤耗时长、操作繁琐，效率低，限制了金属纳米线在柔性透明导电薄膜上的大规模应用。过滤洗涤效率高，但金属纳米线易沉聚成膜，且成膜后不能再分散。通过涂覆保护层达到保护目的之前有尝试过，我国专利技术专利CN104299721A公开了一种在金属纳米线薄膜表面涂覆一薄层的保护层后通过清洗提高薄膜的光学性能，该专利中保护层的目的是在后续清洗过程中防止金属纳米线的脱落，继而在保证导电性能的同时，提高了薄膜的光学性能，该技术属于成品金属纳米线后期保养维护技术。然而，在金属纳米线生产过程中，金属纳米线母料进行常规抽滤时清洗时，如何避免金属纳米线形成薄膜，进而高效去除母料中的大量有机高分子，进一步提高金属纳米线的性能的问题已迫在眉睫。因此急需研制一种金属纳米线的快速清工艺，有效降低金属纳米线的价格，加快金属纳米线在柔性透明导电薄膜上的商业化进程。
技术实现思路
本专利技术提供了一种以改进的抽滤洗涤工艺实现金属纳米线的快速、高效清洗方法。该工艺克服了离心洗涤耗时长、操作繁琐、效率低的缺点，同时避免了过滤洗涤过程中出现的成膜现象。该专利技术中在金属纳米线表面形成一层保护层，有效地避免了抽滤洗涤时金属纳米线的沉聚。本专利技术解决上述技术问题的具体技术方案为：所述的金属纳米线的清洗方法，包括涂层工序、清洗工序、分散工序和清除工序，其特征在于，所述涂层工序、清洗工序、分散工序和清除工序依次进行。所述涂层工序为：在金属纳米线表面形成一层保护层，所述保护层包括无机氧化物保护层、无机盐保护层、有机物保护层，所述无机氧化物保护层材质包括但不限于二氧化硅、二氧化钛、氧化铜、氧化镁、三氧化二铁、氧化锌、氧化镁或氧化铝，所述无机盐保护层材质包括但不限于碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡、碳酸锌、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化铜、氢氧化铁、氢氧化铝或氢氧化锌，所述有机物保护层材质包括但不限于十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、三苯基膦、氯化十六烷基吡啶或溴化十六烷基吡啶。形成所述无机氧化物保护层的方法至少为一种，包括热分解法、水解法；所述热分解法步骤为：将金属纳米线浆料与溶剂混合均匀，加入无机氧化物保护层前驱物，待其溶解后加入助剂Ⅰ形成保护层，用溶剂抽滤清洗含保护层的金属纳米线，一定温度下进行热分解形成无机氧化物保护层；所述水解法步骤为：将金属纳米线浆料与溶剂混合均匀，加入无机氧化物保护层前驱物，待其混合均匀后加入助剂Ⅰ，形成无机氧化物保护层；形成所述的无机盐保护涂层步骤为：将金属纳米线浆料与溶剂混合均匀，加入无机盐保护层前驱物，待其溶解后加入助剂Ⅰ形成无机盐保护层；形成所述有机物保护涂层步骤为：将金属纳米线浆料与溶剂混合均匀，加入有机物保护层前驱物，混合一定时间后形成一层有机物保护层。所述的清洗工序为：以溶剂清洗含保护层的金属纳米线，得到清洗物；清洗方式优选为抽滤洗涤。所述分散工序为：将含有保护层的金属纳米线与分散剂溶液混合均匀，所述的分散剂至少为一种，包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、盐类及有机高分子；所述的阴离子表面活性剂至少为一种，包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磷酸酯钾盐、十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基硫酸钠；阳离子表面活性剂至少为一种，包括十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基吡啶氯化铵；非离子表面活性剂至少为一种，包括聚乙烯吡咯烷酮、烷基酚聚氧乙烯醚、硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚、硬脂酸聚氧乙烯酯、吐温、司盘；两性离子表面活性剂至少为一种，包括十二烷基氨基丙酸、烷基二甲基磺乙基甜菜碱、烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱、烷基二甲基甜菜碱；盐类至少为一种，包括氯化钠、溴化钠、柠檬酸钠、醋酸钠、草酸钠；有机高分子至少为一种，包括聚乙烯醇、聚氧乙烯、羟基甲基纤维素、聚苯乙烯磺酸盐、氨基烷基丙烯酸酯共聚物。所述清除工序为：采用溶解法对金属纳米线表面的保护层进行清除，所述溶解法为将含有保护层的金属纳米线分散液与助剂Ⅱ混合均匀，静置倾去上清液，得洗清过后的金属纳米线。进一步的，所述金属纳米线至少为一种，包括银纳米线、铜纳米线、金纳米线、铂纳米线以及上述混合组成纳米线。进一步的，溶剂至少为一种，包括去离子水、乙醇、异丙醇、乙醚、丙酮、环己烷、二甲基甲酰胺。进一步的，在涂层工序中，金属纳米线浆料浓度为0.01-50mg/ml，优选为1-40mg/ml，更优选为2-20mg/ml；金属纳米线与保护层前驱物的质量比为（1:0.01）-（1:50）,优选为（1:0.1）-（1:20），更优选为（1:0.5）-（1:10）；金属纳米线浆料与溶剂的体积比为（1:0.1）-（1:50），优选为（1:0.5）-（1:20），更优选为（1:1）-（1:15）；保护层前驱物与助剂Ⅰ的质量比为（1:0.01）-（1：10），优选为（1:0.1）-（1:5）；热分解温度为30-1500℃，优选为60-1400℃；进一步地，所述的无机氧化物保护层前驱物至少为一种，包括硝酸铜、硫酸铜、氯化铜、氯化钙、硝酸钙、氯化镁、硝酸镁、氯化铁、硝酸铁、硝酸锌、氯化锌、氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、硝酸钡、氯化钡、钛酸四丁酯、异丙醇钛、硫酸钛、四氯化钛、原硅酸四乙酯、正硅酸甲酯，形成无机氧化物保护层的厚度大于2±1nm；所述的无机盐保护层前驱物至少为一种，包括硝酸铜、硫酸铜、氯化铜、氯化钙、硝酸钙、氯化镁、硝酸镁、氯化铁、硝酸铁、硝酸锌、氯化锌、氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、硝酸钡、氯化钡，形成无机盐保护层厚度大于2±1nm；所述的有机物保护层前驱物至少为一种，包括十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、三苯基膦、氯化十六烷基吡啶、溴化十六烷基吡啶。进一步的，助剂Ⅰ至少为一种，包括去离子水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸、硫酸；助剂Ⅱ至少为一种，包括盐酸、硝酸、硫酸、醋酸、氨水、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、氢氧化钾、氢氧化钠。进一步的，在分散工序中，分散剂溶液浓度为0.01-100mg/ml，优选为0.1-50mg/ml；对应金属纳米线浆料的体积与溶剂的体积比为（1:0.1）-（1:50），优选为（1:0.5）-（1:20）。进一步的，在清洗工序中，保护层前驱物与助剂Ⅱ的质量比为（1:0.01）-（1:10），优选为（1:0.1）-（1:5）。本专利技术的有益效果是：本专利技术开发出一种金属纳米线的快速、高效清洗工艺，克服了离心洗涤耗时长、操作繁琐、效率低的缺点，同时避本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属纳米线的清洗方法，包括涂层工序、清洗工序、分散工序和清除工序，其特征在于，所述涂层工序、清洗工序、分散工序和清除工序依次进行；所述涂层工序为：在金属纳米线表面形成一层保护层，所述保护层包括无机氧化物保护层、无机盐保护层、有机物保护层，所述无机氧化物保护层材质包括但不限于二氧化硅、二氧化钛、氧化铜、氧化镁、三氧化二铁、氧化锌、氧化镁或氧化铝，所述无机盐保护层材质包括但不限于碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡、碳酸锌、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化铜、氢氧化铁、氢氧化铝或氢氧化锌，所述有机物保护层材质包括但不限于十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、三苯基膦、氯化十六烷基吡啶或溴化十六烷基吡啶；形成所述无机氧化物保护层的方法至少为一种，包括热分解法、水解法；所述热分解法步骤为：将金属纳米线浆料与溶剂混合均匀，加入无机氧化物保护层前驱物，待其溶解后加入助剂Ⅰ形成保护层，用溶剂抽滤清洗含保护层的金属纳米线，一定温度下进行热分解形成无机氧化物保护层；所述水解法步骤为：将金属纳米线浆料与溶剂混合均匀，加入无机氧化物保护层前驱物，待其混合均匀后加入助剂Ⅰ，形成无机氧化物保护层；形成所述的无机盐保护涂层步骤为：将金属纳米线浆料与溶剂混合均匀，加入无机盐保护层前驱物，待其溶解后加入助剂Ⅰ形成无机盐保护层；形成所述有机物保护涂层步骤为：将金属纳米线浆料与溶剂混合均匀，加入有机物保护层前驱物，混合一定时间后形成一层有机物保护层；所述的清洗工序为：以溶剂清洗含保护层的金属纳米线，得到清洗物；清洗方式优选为抽滤洗涤；所述分散工序为：将含有保护层的金属纳米线与分散剂溶液混合均匀，所述的分散剂至少为一种，包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、盐类及有机高分子；所述的阴离子表面活性剂至少为一种，包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磷酸酯钾盐、十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基硫酸钠；阳离子表面活性剂至少为一种，包括十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基吡啶氯化铵；非离子表面活性剂至少为一种，包括聚乙烯吡咯烷酮、烷基酚聚氧乙烯醚、硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚、硬脂酸聚氧乙烯酯、吐温、司盘；两性离子表面活性剂至少为一种，包括十二烷基氨基丙酸、烷基二甲基磺乙基甜菜碱、烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱、烷基二甲基甜菜碱；盐类至少为一种，包括氯化钠、溴化钠、柠檬酸钠、醋酸钠、草酸钠；有机高分子至少为一种，包括聚乙烯醇、聚氧乙烯、羟基甲基纤维素、聚苯乙烯磺酸盐、氨基烷基丙烯酸酯共聚物；所述清除工序为：采用溶解法对金属纳米线表面的保护层进行清除，所述溶解法为将含有保护层的金属纳米线分散液与助剂Ⅱ混合均匀，静置倾去上清液，得洗清过后的金属纳米线。...

【技术特征摘要】
1.一种金属纳米线的清洗方法，包括涂层工序、清洗工序、分散工序和清除工序，其特征在于，所述涂层工序、清洗工序、分散工序和清除工序依次进行；所述涂层工序为：在金属纳米线表面形成一层保护层，所述保护层包括无机氧化物保护层、无机盐保护层、有机物保护层，所述无机氧化物保护层材质包括但不限于二氧化硅、二氧化钛、氧化铜、氧化镁、三氧化二铁、氧化锌、氧化镁或氧化铝，所述无机盐保护层材质包括但不限于碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡、碳酸锌、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化铜、氢氧化铁、氢氧化铝或氢氧化锌，所述有机物保护层材质包括但不限于十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、三苯基膦、氯化十六烷基吡啶或溴化十六烷基吡啶；形成所述无机氧化物保护层的方法至少为一种，包括热分解法、水解法；所述热分解法步骤为：将金属纳米线浆料与溶剂混合均匀，加入无机氧化物保护层前驱物，待其溶解后加入助剂Ⅰ形成保护层，用溶剂抽滤清洗含保护层的金属纳米线，一定温度下进行热分解形成无机氧化物保护层；所述水解法步骤为：将金属纳米线浆料与溶剂混合均匀，加入无机氧化物保护层前驱物，待其混合均匀后加入助剂Ⅰ，形成无机氧化物保护层；形成所述的无机盐保护涂层步骤为：将金属纳米线浆料与溶剂混合均匀，加入无机盐保护层前驱物，待其溶解后加入助剂Ⅰ形成无机盐保护层；形成所述有机物保护涂层步骤为：将金属纳米线浆料与溶剂混合均匀，加入有机物保护层前驱物，混合一定时间后形成一层有机物保护层；所述的清洗工序为：以溶剂清洗含保护层的金属纳米线，得到清洗物；清洗方式优选为抽滤洗涤；所述分散工序为：将含有保护层的金属纳米线与分散剂溶液混合均匀，所述的分散剂至少为一种，包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、盐类及有机高分子；所述的阴离子表面活性剂至少为一种，包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磷酸酯钾盐、十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基硫酸钠；阳离子表面活性剂至少为一种，包括十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基吡啶氯化铵；非离子表面活性剂至少为一种，包括聚乙烯吡咯烷酮、烷基酚聚氧乙烯醚、硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚、硬脂酸聚氧乙烯酯、吐温、司盘；两性离子表面活性剂至少为一种，包括十二烷基氨基丙酸、烷基二甲基磺乙基甜菜碱、烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱、烷基二甲基甜菜碱；盐类至少为一种，包括氯化钠、溴化钠、柠檬酸钠、醋酸钠、草酸钠；有机高分子至少为一种，包括聚乙烯醇、聚氧乙烯、羟基甲基纤维素、聚苯乙烯磺酸盐、氨基烷基丙烯酸酯共聚物；所述清除工序为：采用溶解法对金属纳米线表面的保护层进行清除，所述溶解法为将含有保护层的金属纳米线分散液与助剂Ⅱ混合均匀，静置倾去上清液，得洗清过后的金属纳米线。2.根据权利要求1所述的金属纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳鲁敏，郑逸群，禹益善，苏阳，
申请(专利权)人：济宁利特纳米技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东,37