超重力法制备纳米银及其复合材料研究
发布时间：2021-06-11 03:13
电极是电子器件中不可或缺的部件,根据其应用领域的不同,可分为导电电极、电容器电极、原电池电极、pH电极等。随着智能仪表、可穿戴设备、柔性太阳能电池等科技领域的快速发展,人们对高透明、高导电的新型柔性透明电极的需求越来越多。常见的透明电极材料有石墨烯、金属、金属氧化物、导电聚合物等。其中,银纳米材料由于具有独特的电学、光学和力学性能,可用于制备性能优异的透明电极材料。但是,目前银纳米材料的制备技术仍存在许多问题亟待解决,比如产品粒径不可控、分散性差、大规模生产难等,因而纳米银的可控制备技术成为了国内外研究的热点领域之一。本文旨在采用超重力技术合成尺寸均一、分散性良好的纳米银及其复合材料,研究制备工艺条件对银纳米材料形貌、分散性和应用性能等的影响,并进一步制备具有高透明、高导电和良好柔韧特性的电极材料。论文的主要内容和结论如下。1、创新性地采用超重力技术结合多元醇还原法可控制备了具有高长径比的银纳米线（AgNWs）,研究并确定了较优的制备工艺条件:旋转填充床（RPB）转速为1500rpm,在RPB内反应时间为10 min,在STR内反应温度为160℃,PVP与硝酸银质量比为0.63,NaC...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：185 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１银晶体的结构示意图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｓｉｌｖｅｒ??
?第一章绪论???度分布的影响。Ｐｉａｏ等［３３］以十六酸为保护剂，三乙胺为溶剂和还原剂，在８０°Ｃ下合??成了直径约５．８ｎｍ的银纳米颗粒。Ｔａｉ等＿以硝酸银为前驱体，ＮａＢＨ４为还原剂，月旨??肪酸（ＣｎＨ２ｎ＋１ＣＯＯＨ）为分散剂，氨水和盐酸为ｐＨ调节剂和络合剂，制备了直径低??于１０ｎｍ的银纳米粒子。研究结果表明氨水和盐酸的用量直接决定了银颗粒的分散状??态。??＿圓??图１－３银纳米颗粒ＴＥＭ图＿??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?Ａｇ?ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ＊３０！??１．３．３．３光还原法??光还原法是在光照下有机物产生的自由基还原金属离子，形成金属纳米颗粒。李??宏涛等［３５］以有机物对苯二酚为溶剂，０Ｐ为乳化剂，加入银盐和碘化钾试剂，在光照??条件下制备了微米级银颗粒。Ｘｕ等在ＰＶＰ存在的条件下，用紫外光照射硝酸银溶??液，还原制备了银纳米颗粒。研宄结果表明，当硝酸银与ＰＶＰ的浓度比为１：１且光照??时间为１．５?ｈ时，得到了粒度约２０?ｎｍ且在溶液中均匀分散的银纳米颗粒。Ｗａｒｒｅｎ等??［３７］以硫醇为保护剂，合成了超晶格结构的银纳米粒子。在这个过程中，硫醇与金属盐??发生反应，生成金属硫化物。然后在可见光的照射下，金属硫酸盐通过配体转移电荷，??从而还原金属阳离子。姚素薇等［３８］通过光化学还原方法，在壳聚糖膜内制备出了直径??１０－３０ｎｍ的球形多晶银纳米颗粒，并且当光照时间增加时，颗粒变大，逐渐演变成边??长２００－２０００?ｎｍ的单晶三角形或六边形银颗粒。??１．３．３．４电化学法??电化学法是直接用电解的方法制备银纳米颗粒，具有简单快速的优点，也是合成
?第－－章绪论???低银晶种表面吸附的氧原子数量，促进银原子的沉积，其示意图如图１－４所示。??Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ＆?／?３?＿０２－＾２０ａ＃＿?ｂ??Ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ?／??Ｔ）?Ａｇ＾．Ｃ－＾ＡｇＣＵ??？ｈｋ－，ｕ（ｉ）??图１－４铜离子在银纳米线生长过程中的作用＾??Ｆｉｇ．?１－４?Ｔｈｅ?ｒｏｌｅ?ｏｆ?Ｃｕ?ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ?ｓａｌｔｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?ＡｇＮＷｓ１５１１??Ｚｈａｎ等［５２％Ｆｅ３＋和Ｃｒ加入到醇还原体系中，制备了直径在４５－２２０ｎｍ，长度在??１０－２３０?ｐｍ的银纳米线。研宄发现，Ｃｒ的主要作用是生成ＡｇＣｌ纳米颗粒，不仅可以??减缓Ａｇ＋的还原速度，而且ＡｇＣｌ可以作为银纳米线生长的异质核，提高产率。同时，??作为强蚀刻剂的Ｆｅ３＋可以通过氧化蚀刻有效降低过饱和度。通过－步法制备的银纳米??线长度有限，Ｌｅｅ等学者通过不断加入原料，使银纳米线持续生长。在整个制备过??程中，第一步与常用的多元醇还原法类似，分别以乙二醇、ＣｕＣｂ和ＰＶＰ为溶剂、晶??种和改性剂，制备得到一定长度的银纳米线。第二步是在前一步的基础上，向体系中??继续加入相同的物料，使银纳米线继续生长。用此方法可以制备长达几百微米的银纳??米线，但此方法操作工艺复杂，耗时长，银纳米线尺寸不均。??由于银纳米线主要应用在柔性显示电子领域，为了制备高性能的透明电极，银纳??米线的直径最好低于４０?ｎｍ［５４］。这是因为粗的银纳米细线在可见光波段散射更多的光，??增加了透明电极的雾度，降低了电极的可见光透过率。为了获得Ｈ径较小且具有高长??径比的银纳米线，需要重点解决两个问
【参考文献】：
期刊论文
[1]超重力反应强化技术及工业应用[J]. 初广文,邹海魁,曾晓飞,王洁欣,陈建峰. 北京化工大学学报(自然科学版). 2018(05)
[2]Flexible Transparent Conductive Films on the Basis of Ag Nanowires:Design and Applications:A Review[J]. Weiwei He,Changhui Ye. Journal of Materials Science & Technology. 2015(06)
[3]纳米颗粒透明分散体及其高性能有机无机复合材料[J]. 曾晓飞,王琦安,王洁欣,沈志刚,陈建峰. 中国科学:化学. 2013(06)
[4]电解法制备纳米银溶胶及其SERS活性研究[J]. 司民真,方炎,彭家林,张鹏翔. 光谱学与光谱分析. 2007(05)
[5]超重力法制备超细头孢拉定抗生素药物及其特性[J]. 沈志刚,陈建峰,钟杰,胡卫国,Jimmy Yun. 中国药学杂志. 2004(01)
[6]纳米银研究和应用新进展[J]. 杨玉旺,刘敬利. 工业催化. 2003(12)
[7]在线性壳聚糖膜内原位还原制备银纳米粒子及银单晶体[J]. 姚素薇,刘恒权,张卫国,王宏智,郑长峰. 物理化学学报. 2003(05)
[8]激光烧蚀法制备纳米银胶体及其特征研究[J]. 杜勇,杨小成,方炎. 光电子·激光. 2003(04)
[9]非水溶剂法碘化物系银纳米微粉的制备[J]. 李宏涛,宋晓秋,宁志刚,赵伟. 长春工业大学学报(自然科学版). 2002(S1)
[10]稀土镧对真空蒸发沉积银纳米粒子团聚的影响[J]. 许北雪,吴锦雷,刘盛,郭等柱,邵庆益,刘惟敏,薛增泉,吴全德. 物理化学学报. 2002(01)
硕士论文
[1]银基纳米材料的快速制备及其性能研究[D]. 丁梦玲.安徽工业大学 2017
[2]二硫化钼/石墨烯纳米复合材料的制备及在电极材料中的应用研究[D]. 张捷.北京化工大学 2017
[3]银系低辐射薄膜（Low-E膜）的研究[D]. 郭煌.浙江大学 2007
本文编号：3223690
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：185 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１银晶体的结构示意图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｓｉｌｖｅｒ??
?第一章绪论???度分布的影响。Ｐｉａｏ等［３３］以十六酸为保护剂，三乙胺为溶剂和还原剂，在８０°Ｃ下合??成了直径约５．８ｎｍ的银纳米颗粒。Ｔａｉ等＿以硝酸银为前驱体，ＮａＢＨ４为还原剂，月旨??肪酸（ＣｎＨ２ｎ＋１ＣＯＯＨ）为分散剂，氨水和盐酸为ｐＨ调节剂和络合剂，制备了直径低??于１０ｎｍ的银纳米粒子。研究结果表明氨水和盐酸的用量直接决定了银颗粒的分散状??态。??＿圓??图１－３银纳米颗粒ＴＥＭ图＿??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?Ａｇ?ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ＊３０！??１．３．３．３光还原法??光还原法是在光照下有机物产生的自由基还原金属离子，形成金属纳米颗粒。李??宏涛等［３５］以有机物对苯二酚为溶剂，０Ｐ为乳化剂，加入银盐和碘化钾试剂，在光照??条件下制备了微米级银颗粒。Ｘｕ等在ＰＶＰ存在的条件下，用紫外光照射硝酸银溶??液，还原制备了银纳米颗粒。研宄结果表明，当硝酸银与ＰＶＰ的浓度比为１：１且光照??时间为１．５?ｈ时，得到了粒度约２０?ｎｍ且在溶液中均匀分散的银纳米颗粒。Ｗａｒｒｅｎ等??［３７］以硫醇为保护剂，合成了超晶格结构的银纳米粒子。在这个过程中，硫醇与金属盐??发生反应，生成金属硫化物。然后在可见光的照射下，金属硫酸盐通过配体转移电荷，??从而还原金属阳离子。姚素薇等［３８］通过光化学还原方法，在壳聚糖膜内制备出了直径??１０－３０ｎｍ的球形多晶银纳米颗粒，并且当光照时间增加时，颗粒变大，逐渐演变成边??长２００－２０００?ｎｍ的单晶三角形或六边形银颗粒。??１．３．３．４电化学法??电化学法是直接用电解的方法制备银纳米颗粒，具有简单快速的优点，也是合成
?第－－章绪论???低银晶种表面吸附的氧原子数量，促进银原子的沉积，其示意图如图１－４所示。??Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ＆?／?３?＿０２－＾２０ａ＃＿?ｂ??Ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ?／??Ｔ）?Ａｇ＾．Ｃ－＾ＡｇＣＵ??？ｈｋ－，ｕ（ｉ）??图１－４铜离子在银纳米线生长过程中的作用＾??Ｆｉｇ．?１－４?Ｔｈｅ?ｒｏｌｅ?ｏｆ?Ｃｕ?ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ?ｓａｌｔｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?ＡｇＮＷｓ１５１１??Ｚｈａｎ等［５２％Ｆｅ３＋和Ｃｒ加入到醇还原体系中，制备了直径在４５－２２０ｎｍ，长度在??１０－２３０?ｐｍ的银纳米线。研宄发现，Ｃｒ的主要作用是生成ＡｇＣｌ纳米颗粒，不仅可以??减缓Ａｇ＋的还原速度，而且ＡｇＣｌ可以作为银纳米线生长的异质核，提高产率。同时，??作为强蚀刻剂的Ｆｅ３＋可以通过氧化蚀刻有效降低过饱和度。通过－步法制备的银纳米??线长度有限，Ｌｅｅ等学者通过不断加入原料，使银纳米线持续生长。在整个制备过??程中，第一步与常用的多元醇还原法类似，分别以乙二醇、ＣｕＣｂ和ＰＶＰ为溶剂、晶??种和改性剂，制备得到一定长度的银纳米线。第二步是在前一步的基础上，向体系中??继续加入相同的物料，使银纳米线继续生长。用此方法可以制备长达几百微米的银纳??米线，但此方法操作工艺复杂，耗时长，银纳米线尺寸不均。??由于银纳米线主要应用在柔性显示电子领域，为了制备高性能的透明电极，银纳??米线的直径最好低于４０?ｎｍ［５４］。这是因为粗的银纳米细线在可见光波段散射更多的光，??增加了透明电极的雾度，降低了电极的可见光透过率。为了获得Ｈ径较小且具有高长??径比的银纳米线，需要重点解决两个问
【参考文献】：
期刊论文
[1]超重力反应强化技术及工业应用[J]. 初广文,邹海魁,曾晓飞,王洁欣,陈建峰. 北京化工大学学报(自然科学版). 2018(05)
[2]Flexible Transparent Conductive Films on the Basis of Ag Nanowires:Design and Applications:A Review[J]. Weiwei He,Changhui Ye. Journal of Materials Science & Technology. 2015(06)
[3]纳米颗粒透明分散体及其高性能有机无机复合材料[J]. 曾晓飞,王琦安,王洁欣,沈志刚,陈建峰. 中国科学:化学. 2013(06)
[4]电解法制备纳米银溶胶及其SERS活性研究[J]. 司民真,方炎,彭家林,张鹏翔. 光谱学与光谱分析. 2007(05)
[5]超重力法制备超细头孢拉定抗生素药物及其特性[J]. 沈志刚,陈建峰,钟杰,胡卫国,Jimmy Yun. 中国药学杂志. 2004(01)
[6]纳米银研究和应用新进展[J]. 杨玉旺,刘敬利. 工业催化. 2003(12)
[7]在线性壳聚糖膜内原位还原制备银纳米粒子及银单晶体[J]. 姚素薇,刘恒权,张卫国,王宏智,郑长峰. 物理化学学报. 2003(05)
[8]激光烧蚀法制备纳米银胶体及其特征研究[J]. 杜勇,杨小成,方炎. 光电子·激光. 2003(04)
[9]非水溶剂法碘化物系银纳米微粉的制备[J]. 李宏涛,宋晓秋,宁志刚,赵伟. 长春工业大学学报(自然科学版). 2002(S1)
[10]稀土镧对真空蒸发沉积银纳米粒子团聚的影响[J]. 许北雪,吴锦雷,刘盛,郭等柱,邵庆益,刘惟敏,薛增泉,吴全德. 物理化学学报. 2002(01)
硕士论文
[1]银基纳米材料的快速制备及其性能研究[D]. 丁梦玲.安徽工业大学 2017
[2]二硫化钼/石墨烯纳米复合材料的制备及在电极材料中的应用研究[D]. 张捷.北京化工大学 2017
[3]银系低辐射薄膜（Low-E膜）的研究[D]. 郭煌.浙江大学 2007
本文编号：3223690
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