基于多元醇法的高长径比银纳米线制备及优化

论文总字数：18622字

摘 要

本论文利用多元醇法合成的银纳米线具有高产量、高长径比，通过针对合成银纳米线的各个影响因素进行分析，得出最适宜银纳米线生长的条件，实现低成本、低耗时地控制银纳米线形貌。银纳米线利用其优秀的电学性能应用于柔性透明导电膜、催化剂、传感器、能量转换与存储等方面，为电子信息产业的发展作出贡献。在本课题的基础上加以延伸，通过大批量优质银纳米线的制备，下一步可通过微纳复合和制造方法制备基于银纳米线的多孔气凝胶和复合多孔电极，并通过化学修饰和电化学方法生长过渡金属氧化物，构筑电化学双层和赝电容复合电极，提高其电化学电容，创新型利用银纳米线的柔性和导电特性，有望在传统电极的基础上开拓出具有优异电化学性能的电极材料。

关键词：银纳米线；柔性导电；多元醇法；高长径比

Preparation and Optimization of HighAspect Ratio Silver Nanowires Based on Polyol Method

Abstract

In this thesis, we used modified polyol method to synthesize high quality silver nanowires with both high yield and aspect ratio. By thoroughly analyzing the influencing factors involved in the synthetic process, the conditions suitable for the growth of silver nanowires are optimized and obtained, and the low cost and low consumption are also realized. Due to the excellent electrical properties, silver nanowires has great application as flexible transparent conductive films, catalysts, sensors, energy conversion and storage, enabling major contribution to the development of the electronic information industry. With the results and methods developed in this thesis, high-quality silver nanowires can be prepared in large scale, which paved the way for preparation of porous nanogels and composite porous electrodes in the following step. By using micro-nanocompositing, chemical modification and electrochemical methods, we intend to functionalize transition metal oxides and form electrochemical double-layer for tantalum capacitor composite electrodes. With the purpose of improving their electrochemical capacitance by using silver nanowires-based flexible electrode, we envision its great avenue to develop novel electrodes with excellent electrochemical performance for futureoptoelectronics and flexible sensor.

Keywords:Silver Nanowires, Flexible and conductive, Polyol method, High aspect ratio

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 文献综述 1

1.1引言 1

1.2一维纳米线的研究现状 1

1.3一维银纳米线概述 1

1.3.1银纳米线的合成 2

1.3.2银纳米线的表征方法 3

1.3.3银纳米线的光学特性 3

1.4银纳米线的应用 3

1.4.1电学应用 3

1.4.2力学应用 4

1.4.3抗菌性应用 4

1.4.4热稳定性应用 4

1.5本论文研究内容和意义 4

第二章 不同形貌银纳米线的制备与表征 5

2.1实验仪器与试剂 5

2.2银纳米线（AgNWs）的制备及表征 6

2.2.1制备不同浓度梯度的溶液 6

2.2.2银纳米线的合成 6

2.2.3银纳米线的纯化 7

2.2.4银纳米线表征 8

2.2.5紫外可见光谱（UV-Vis spectroscopy） 9

第三章 银线制备工艺优化与探讨 10

3.1制备工艺条件对银纳米线形貌的影响 10

3.1.1硝酸银对银纳米线形貌的影响 11

3.1.2 聚乙烯吡咯烷酮分子量对银纳米线形貌的影响 12

3.1.3 聚乙烯吡咯烷酮和硝酸银摩尔比对银纳米线形貌的影响 13

3.1.4油浴温度对银纳米线形貌的影响 14

3.1.5油浴时间对银纳米线形貌的影响 15

3.2银纳米线的形貌与微观结构 15

3.2.1银纳米线的SEM 16

3.2.2银纳米线的TEM 16

3.3创新点及应用 16

第四章 结论与展望 18

4.1 结论 18

4.2 展望 18

致 谢 19

参考文献(References) 20

第一章文献综述

1.1引言

自从1959年理查德-费曼（Richard P. Feynman）教授做了题为《底部还有很大空间》（There's Plenty of Room at the Bottom）的著名演讲后，从微观尺度来按需组装纳米器的概念便由此萌发，到20世纪八九十年代，纳米组装材料的实验室研究已经大规模开展并逐渐进入产业应用。如今，这种分子或原子尺度的“极小”技术正层出不穷的缔造出超乎想象的新材料，在新能源电池、生物医疗、海水淡化、量子计算机等诸多领域大展身手，引领着由宏观至微观的材料革命，并推动消费电子产品、生物技术、物联网、3D打印以及空间探索等多个领域的变革，吸引着全球科学家对此领域的创新与发展。

在近二十年里，各国科学家已经陆续报道了不同类型“湿化学”合成方法来制备形貌及性能各异的纳米粒子，同时利用这些纳米粒子进行组装排列成多维度的纳米材料，例如零维的纳米组装体、一维的纳米线、二维的超晶格薄膜和三维的纳米晶体等，创造出组成相同、性能各异的各种纳米材料，并应用于半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪等领域，扩展了传统材料的性能和应用。

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