不同形貌银纳米材料的可控制备和物性研究

贵金属纳米材料具有奇特的物理与化学性能,这些性能对材料的形貌,尺寸,组成和结构等因素极为敏感。因此,可控制备贵金属纳米材料具有十分重要的意义。

作为导电性、导热性最好的贵金属和具有优异表面增强拉曼散射(SERS)性能,银纳米材料长期以来一直是纳米材料科学研究的热点之一。发展简单高效和高质量银纳米材料的合成方法是一项具有挑战性的研究课题。

本文的宗旨在于发展不同形貌银纳米材料的制备技术,揭示银纳米材料的生长机制,探究银纳米材料的光学、电学和热学性能。采用一种改善的溶剂热方法,制备出尺寸可控的、具有高长径比的Ag纳米线,纳米线的直径为25～100 nm,长度为100-200μm。

揭示了共表面活性剂对合成银纳米线的作用机制,获得了反应温度,反应时间和PVP/AgN03摩尔比等实验参数对银纳米线尺寸的影响规律。构筑了银纳米线柔性透明导电薄膜电极,发现导电薄膜具有优异的电学性能,可见光透过率高达96%。

发明了一种新颖的种子辅助电化学方法,成功制备出形貌均一的三角形银纳米片。银纳米片纯度高,尺寸可控,边长为250 nm～2.2μm,厚度为15～40 nm。

通过调节阶跃电流的大小,实现了银纳米片动力学生长过程的有效控制;通过改变阶跃电流的极性,有效地消除了 Ag2O在银电极上的沉积;通过电解银电极,可以源源不断的提供银源,为批量制备银纳米片提供基础。发现银纳米片具有优异的SERS活性,R6G的检测极限可以达到10-10M。

发展了一种超高宽厚比银纳米片的水热制备技术,成功地制备出尺寸可以达

到60 μm和宽厚比高达800的银纳米片。通过使用草酸根离子作为银离子的络合剂,有效了控制了银纳米片的动力学生长过程。

通过改变PVP的聚合度和浓度,H+浓度,反应温度和反应时间等实验参数,实现了银纳米片尺寸的有效调控。发现银纳米片基导电浆料具有很好的电学性能,银纳米片薄膜加热器具有优异的加热性能、温度均匀性和循环稳定性。

发展了一种单分散银单晶纳米立方体的溶剂热合成方法,成功地制备出形貌均一、尺寸可以在40～120 nm调控的银纳米立方;发现溶剂热产生的高气压条件有利于生成单晶银种子。揭示了共溶剂作用下银纳米立方体的生长机制,获得了表面活性剂PVP浓度,丙三醇含量,反应温度和反应时间等实验参数银纳米立方体产率,形貌和粒径的影响规律。

发现银纳米立方体具有很高的SERS活性,R6G分子的检测极限可达10-11 M。