银纳米线的合成及搅拌辅助下的有序组装

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纳米材料因其微观结构独特,越来越受到广泛关注。作为一种一维纳米材料,银纳米线因其同时具有良好的抗菌性、导电性、催化性和生物相容性,所以在各个领域都应用非常广泛。本文主要发展了一种快速、大量制备银纳米线的新方法,并且将这种方法合成的银纳米线应用于制备柔性透明导电电极。具体内容包括:  首先,利用乙二醇还原体系,在PVP、CuCl2·2H2O和Cu(NO3)2·3H2O的辅助下,通过高浓度的AgNO3溶液分两步加入反应体系的方法,在3-5 min内即可快速制备出大量高长径比的银纳米线。讨论了体系中Cu2+、Cl-等离子在合成过程中的主要作用,讨论了CuCl2·2H2O、Cu(NO3)2·3H2O等盐溶液的添加量、第一步中AgNO3溶液的添加体积和添加方式等多种因素对于合成结果的影响。并且通过扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光谱(UV)、X射线衍射分析(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对制备的银纳米线进行了表征。利用该方法制备的银纳米线,其长度可达100μm,直径约为93 nm,长径比在1000以上;银纳米线单次合成产量由通常的100-200 mg提高到了1.08 g;合成时间由通常的1-4 h缩短到了3-5 min,大大提高了合成效率,有利于促进银纳米线的大规模生产。  其次,引入PDMS作为柔性基底,以搅拌所产生的剪切力作为驱动力对以上方法制备的银纳米线进行交叉组装,得到了以PDMS为基底,银纳米线有序交叉排列的银纳米线薄膜。讨论了PDMS的处理方式、搅拌速度、搅拌时间等因素对于组装结果的影响。并且通过扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光谱(UV)、多功能万用表分别对组装后银纳米线薄膜的形貌、透光率以及导电性进行了表征。研究表明,通过搅拌辅助的方法可以制备有序度高、透光性好的双层交叉银纳米线导电薄膜。这种组装方法不仅操作简单、普适性高,而且大大节约了电极制备成本。
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