论文部分内容阅读
由于独特的结构与优异的电子、催化、光学等相关性能,银纳米线（AgNWs）在许多不同的领域得到了广泛的关注,其良好的导电透光性,以及柔韧性,被看作是传统硬质ITO透明电极最好的的替代材料,但由于较高的制备成本与较低的产量无法实现大规模工业化生产。采用多元醇法以NaCl、KBr复合金属盐为控制剂制备银纳米线,以硝酸银为银源、乙二醇为还原剂和溶剂、聚乙烯吡咯烷酮为生长导向剂,采用SEM、XRD、UV-vis、TEM及XPS对得到的银纳米线表面形貌、物相结构、光学性能、微观结构及化学态进行分析。测试各反应变量对银纳米线形成及形貌的影响,得到了较为优化的实验工艺:当反应温度160℃,乙二醇预热温度为175℃,PVP与AgNO3的摩尔比为6:1,AgNO3浓度为0.1mM,NaCl浓度为0.4mM以及搅拌速度为300rpm时可得到副产物少,平均直径约为50nm,长度超过55μm,长径比超过1000的银纳米线。所得杂质的主要物相为面心立方的银结构及少量的AgCl,AgCl能为银晶核的成核创造形核位点。PVP分子量对银纳米线的形成具有决定性影响,小分子量的PVP无法形成银纳米线,在该体系中形成银纳米线的临界平均分子量约为24000,随着PVP平均分子量的增加,银纳米线长径比明显增加,当其分子量为1300000时可得到长径比超过1000的银纳米线;PVP的羰基氧与银线表面银原子相互作用,降低羰基氧原子电子云密度,优先吸附在（100）晶面,抑制其横向生长。银纳米线的生长过程主要分为:还原、形核、生长及粗化,在硝酸银完全滴入反应液后5min可以观察到体系中形成大量的十面体孪晶晶核及单晶晶核,十面体晶种各向异性生长形成银纳米线,生长方向为[110]。在反应体系中添加NaCl为控制剂能降低反应速率,稳定银核聚集,当NaCl浓度为0.4mM时可以得到均匀性良好的银纳米线;向体系中加入微量KBr能明显减小银纳米线直径,提高长径比,通过工艺调整可以得到直径小于30nm的银纳米线,但产量低;通过透射电镜区域能谱分析表明,银纳米线表面含有少量的溴元素,对Br-在Ag不同晶面进行吸附模拟,得出Br-在Ag表面存在选择性吸附,其在（100）面的吸附能明显高于（111）面,因此Br-可能吸附在（100）面,抑制其侧向生长,从而减小银线直径。