银纳米线的合成及其在透明电极中的应用
发布时间：2020-04-09 02:45
【摘要】：银纳米线(silver nanowires,Ag NWs)作为一维无机金属纳米材料,不但具备杰出的导电性能,并且因为其表现出的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应而具备独特的物理、化学和生物学等特性,在光电、催化、生物、传感等领域引起研究者们的普遍关注。同时,由于Ag NWs优异的导电性和机械性,使用其为原料制备的透明电极(Transparent Conducting Electrodes,TCEs)不仅具有良好的导电性、透光性,还具有良好的柔性,被看作是最有希望取代传统硬质铟锡氧化物(Indium Tin Oxides,ITO)透明电极的材料。Ag NWs透明电极的优异性能依赖于Ag NWs本身的形貌、结构和尺寸等参数以及基底材料,因此Ag NWs的可控合成技术及电极的制备研究就成为其实现工业化应用的必经之路。本文采用多元醇法合成Ag NWs,探究了Ag NWs的生长过程以及生长机制,同时探讨了不同制备工艺参数对Ag NWs合成的影响,包括聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与AgNO_3的摩尔浓度比、PtCl_2溶液的体积、PVP的分子量、时间和温度等参数,在优化制备参数的同时实现Ag NWs的可控合成,得到了在乙二醇的反应体系下只利用简单工艺设备低成本制备Ag NWs的最佳实验方案。然后,本文对实验中合成产物的形貌结构等做了全面详细的表征,进而探究得出产物为面心立方的金属银,结晶度高且形貌尺寸均一。按最佳方案进行放大实验,同样得到了形貌良好、尺寸均匀的Ag NWs,说明该方案的稳定性好、可重复性高,可应用于Ag NWs的商业化生产。本文用制得的Ag NWs配制导电溶液,分别通过直接表面涂布和振荡沉降的方法,制备了以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和图案化网格玻璃为基底的Ag NWs透明电极。对于Ag NWs-PET薄膜电极,这里探讨了Ag NWs分散液的浓度对薄膜光电性能的影响,结果表明Ag NWs分散液的浓度越大,电极的导电性越好而透光性越差,反之则反。同时,本文对各电极样品进行弯曲实验,结果表明该方法制备的薄膜电极在连续弯曲下稳定性较好;对于Ag NWs-网格玻璃电极,这里针对Ag NWs-PET薄膜电极无法实现平衡的情况,使用直径相差较大的两种Ag NWs填充不同规格的基底沟槽,结果表明采用沟槽宽度小,Ag NWs直径小的电极的光电综合性能较好。最后,这里用PET基底的Ag NWs电极制备了有机太阳能电池器件(Organic Solar Cell,OSC),器件的能量转换效率为1.01%;用网格基底的Ag NWs电极制备了薄膜电路。两种应用均表明,Ag NWs在基底上较差的粘附力以及较高的粗糙度成为制约其应用的最大障碍,若能进一步增强粘附力并降低粗糙度,则有望实现更广泛的应用。
【图文】：
该方法被深入研究并成功合成了多种纳米材料，如已经成为能够大规模、高质量制备 AgNWs 最成功种多元醇加热产生具有还原性的物质继而使金属质，该过程简单易控制、产物纯净并且反应在密闭质的挥发。通常，制备 Ag NWs 是在高温油浴下防止银纳米颗粒的聚集，然后再结合晶种，用还原线。在 2002 年，Xia 等首次采用多元醇法并在 16以乙二醇作为溶剂及还原剂将前驱体 AgNO3还原质，制得的 Ag NWs 形貌良好、尺寸均一，并可s 的合成，图 1-1 为设备图[33-36]。在该反应中，一核的过程中，只需在反应溶液中继续添加银盐，不出 AgNWs。另外，乙二醇是多元醇法中经常使用溶解多种无机盐和有机高分子材料；PVP 是多元应中能够选择性吸附在银纳米颗粒晶体的不同晶纳米颗粒朝着特定的方向生长，最终生成一维 A
第一章 绪论（5）喷涂法喷涂法利用压缩空气并使其在喷嘴处形成负压，继而将导管中的溶液成雾状喷出，雾状液滴互相堆叠形成薄膜，其均匀性决定于液滴的落点位置以及液滴在摊开后形成的液饼的厚度。喷涂法对大面积成膜非常有利且材料利用率高，但是喷液的配置以及喷出气流的控制至关重要。Krantz等将Ag NWs喷涂在PEDOT:PSS上制备电极并应用于太阳能电池，当透过率为85%时方阻为7Ωsq-1，器件实现半透明并且效率超过2.0%[67]。（6）溶液法溶液法制备透明电极是借助基底图案化工艺将导电分散液灌装入沟槽的方法，通常配合的工艺还有光刻等。这种方法的优点是可以自由定制所需的电极图案，并且通过调整图案可以实现对透明电极透光性及导电性的控制，但是该方法的成本偏高。另外，如图1-3中，Sciacca等利用溶液法并成功实现银纳米颗粒的定向堆叠形成线状导电通路，从而制备出网格状阵列Ag NWs透明电极[68]。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O614.122;TB383.1
本文编号：2620177
【图文】：
该方法被深入研究并成功合成了多种纳米材料，如已经成为能够大规模、高质量制备 AgNWs 最成功种多元醇加热产生具有还原性的物质继而使金属质，该过程简单易控制、产物纯净并且反应在密闭质的挥发。通常，制备 Ag NWs 是在高温油浴下防止银纳米颗粒的聚集，然后再结合晶种，用还原线。在 2002 年，Xia 等首次采用多元醇法并在 16以乙二醇作为溶剂及还原剂将前驱体 AgNO3还原质，制得的 Ag NWs 形貌良好、尺寸均一，并可s 的合成，图 1-1 为设备图[33-36]。在该反应中，一核的过程中，只需在反应溶液中继续添加银盐，不出 AgNWs。另外，乙二醇是多元醇法中经常使用溶解多种无机盐和有机高分子材料；PVP 是多元应中能够选择性吸附在银纳米颗粒晶体的不同晶纳米颗粒朝着特定的方向生长，最终生成一维 A
第一章 绪论（5）喷涂法喷涂法利用压缩空气并使其在喷嘴处形成负压，继而将导管中的溶液成雾状喷出，雾状液滴互相堆叠形成薄膜，其均匀性决定于液滴的落点位置以及液滴在摊开后形成的液饼的厚度。喷涂法对大面积成膜非常有利且材料利用率高，但是喷液的配置以及喷出气流的控制至关重要。Krantz等将Ag NWs喷涂在PEDOT:PSS上制备电极并应用于太阳能电池，当透过率为85%时方阻为7Ωsq-1，器件实现半透明并且效率超过2.0%[67]。（6）溶液法溶液法制备透明电极是借助基底图案化工艺将导电分散液灌装入沟槽的方法，通常配合的工艺还有光刻等。这种方法的优点是可以自由定制所需的电极图案，并且通过调整图案可以实现对透明电极透光性及导电性的控制，但是该方法的成本偏高。另外，如图1-3中，Sciacca等利用溶液法并成功实现银纳米颗粒的定向堆叠形成线状导电通路，从而制备出网格状阵列Ag NWs透明电极[68]。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O614.122;TB383.1
【参考文献】
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1 王之哲;新型有机太阳能电池中银薄膜电极研究与应用[D];西安电子科技大学;2015年
，本文编号：2620177
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