形貌可控的纳米Ag和Ag/ZnO复合材料的制备与表征

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:mazhiqianggege
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由于Ag纳米材料本身具有极大优越性,即具有独特的光学性、高导电性、高催化性和高抗菌性,使其在光电材料、电极材料、催化材料及抗菌材料等领域中占有重要地位,而纳米Ag这些优异特性主要取决于其形貌和尺寸,因此,对纳米Ag形貌可控制备研究成为纳米材料研究热点。本文采用微波辅助多元醇法,系统的研究了可控制备不同形貌纳米Ag及形成机理,并以所得Ag纳米线为原料,采用微波法和水热法,研究了蠕虫状结构Ag/ZnO和鞭炮状结构Ag/ZnO制备及其生长机理。主要研究结果如下:1、以乙二醇(EG)为还原剂和溶剂,在表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)存在下,微波加热快速制备了Ag纳米颗粒。分别研究了反应时间、微波功率、AgNO3浓度、PVP浓度对Ag纳米颗粒的影响。结果表明:Ag纳米颗粒分散性较好,且PVP能够吸附于Ag晶体表面,防止Ag纳米颗粒的团聚。随着反应时间增加,PVP对Ag晶核的吸附作用大于晶核生长速度,有利于形成小尺寸Ag纳米颗粒;而随着微波功率和AgNO3浓度的增加,其形核速度大于生长速度,从而有利于形成小尺寸Ag纳米颗粒。2、以Na2S为控制剂,制备了Ag纳米线和纳米立方体。添加低浓度Na2S时可制备尺寸可控的Ag纳米立方体。由于Ag2S胶体为n型半导体,低浓度下催化还原Ag+,加大Ag+还原速度,促使溶液中Ag原子过饱和状态,从而形成更多单晶晶种,在PVP吸附下而快速形成Ag纳米立方体。而添加高浓度Na2S时,可制备尺寸可控的Ag纳米线。高浓度Ag2S胶体的形成减少了溶液中自由Ag+浓度,导致Ag+还原速度减小,从而利于十面体孪晶晶种形成。由于PVP对晶种{100}晶面族的选择吸附作用,使得十面体孪晶晶种各向异性生长而形成Ag纳米线。随着Na2S浓度的变大,可获得尺寸较大的Ag纳米线。3、以CuCl2为控制剂,可制备出尺寸可控Ag纳米线。研究了CuCl2浓度、Cu2+存在等对Ag纳米线的影响。结果表明:C1-与Ag+形成AgCl胶体,减少溶液中Ag+的浓度,使得Ag原子还原速度减低,从而促进十面体孪晶晶种形成。随着反应进行,AgCl不断将Ag+释放到溶液中。Cu2+被EG还原成Cu+,而Cu+被O2氧化成Cu2+以此不断消耗02,从而抑制十面体孪晶晶种被C1-/O2蚀刻。这些晶种在PVP选择吸附下快速长成Ag纳米线。4、以前期所得Ag纳米线、醋酸锌、三乙醇胺(TEA)为原料,微波法合成蠕虫状Ag/ZnO核壳结构。该结构是由ZnO(为壳)包覆Ag纳米线(为核)生长而成。以前期所得Ag纳米线、硝酸锌、六次甲基四胺(HMT)为原料,水热法制备了鞭炮状Ag/ZnO异质结。该结构由约100nm ZnO纳米棒垂直于Ag纳米线长度方向生长而形成。
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