水熱法合成銀納米線

1、工作小結(jié)1.功能性納米粒子的制備與分析(一維結(jié)構(gòu)納米銀的分析)；2.醇熱法合成單晶銀納米線及其表征;3. A simple approach to the synthesis of silver nanowires by hydrothermal process in the presence of gemini surfactant王建國(guó)1.功能性納米粒子的制備與分析(一維結(jié)構(gòu)納米銀的合成研究)圖1 高分子-多元醇合成法制備納米銀裝置實(shí)驗(yàn)圖圖2 納米銀合成的操作流程圖圖3 (a)納米銀生成機(jī)制示意圖，(b)合成期間溶液外觀變化(a)中步驟I是180溫度下利用乙二醇還原硝酸銀形成零價(jià)基本銀粒子

2、；步驟II和III是根據(jù)LaMer提出在勻相系統(tǒng)中單一分散型溶膠成核模型，即一旦零價(jià)基本銀粒子濃度達(dá)到當(dāng)量點(diǎn)團(tuán)簇和晶核將會(huì)出現(xiàn)；在步驟IV中，還原反應(yīng)生成的銀原子會(huì)擴(kuò)散在既有晶核的表面，在活性表面定位下來(lái)，并和臨近的銀原子形成穩(wěn)定的金屬鍵。圖4 銀納米線SEM圖像： (a)1000倍率，(b)80000倍率圖4(a)可以看出產(chǎn)品都是較長(zhǎng)的納米線，單根銀線的長(zhǎng)度超過(guò)50微米；從圖4(b)看出這些銀納米線是尺寸均勻且平均直徑為250納米的納米線。圖5 銀納米線X-ray能量分散光譜分析，由該能譜分析圖可以確認(rèn)該納米線是由金屬銀所構(gòu)成。圖6 銀納米線的XRD圖譜，從該圖譜中可以得出構(gòu)成這些銀納米線的

3、銀具有面心立方的晶體結(jié)構(gòu)。圖7 不同進(jìn)料速率下銀粒子的SEM圖，速率大小依次為(a)，(b)，(c)，(d)圖7(a)進(jìn)料速率過(guò)大，導(dǎo)致結(jié)晶化學(xué)能過(guò)大，生成的粒子為圓球狀，且聚集成一個(gè)大的聚集體；從圖7(b)-(d)可以看出隨著進(jìn)料速率的降低，生成的銀納米線的總量和平均直徑都降低。硝酸銀的進(jìn)料速率控制在每分鐘1cc，可以得到理想的銀納米線。圖8 不同文帝下熱處理30分鐘后SEM圖像： (a)球狀銀，(b)線狀銀。球狀銀熱處理150就發(fā)生燒結(jié)現(xiàn)象，銀納米線經(jīng)過(guò)250熱處理卻不發(fā)生燒結(jié)現(xiàn)象；這就意味著銀納米線具有更高的穩(wěn)定性，在室溫下能夠穩(wěn)定的存在而不產(chǎn)生聚集現(xiàn)象。2.醇熱法合成單晶銀納米線及其表

4、征2.1 制備過(guò)程聚乙烯醇縮丁醛0.0425g,加入20mL的乙二醇中攪拌10min 后,加入0.05 mol/L 的硝酸銀5mL 攪拌5min,將此溶液移入容量為50mL 聚對(duì)苯內(nèi)襯的壓力容彈中, 烘箱中恒溫一定時(shí)間后,常溫下自然冷卻。將所得產(chǎn)物用去離子水和無(wú)水乙醇在2000r/min的轉(zhuǎn)速下洗滌、離心分離多次后在60干燥4h。圖9 140 不同反應(yīng)時(shí)間下所得產(chǎn)物的SEM 和TEM 照片從圖9(a)-(d)中的SEM圖片中可以看出在140溫度下，隨著反應(yīng)時(shí)間的增長(zhǎng)，產(chǎn)物由尺寸不均勻的銀納米棒和形貌不規(guī)則的銀納米顆粒的混合物生長(zhǎng)為純度教好、均勻性好的銀納米線。從圖9(d)中的TEM可以觀察到銀

5、納米線的直徑為80nm，長(zhǎng)度分部在40100um圖10 140反應(yīng)24h銀納米線的XRD 譜圖該XRD譜圖與銀的衍射峰完全一致，表明制備的銀納米線具有面心立方結(jié)構(gòu)，且結(jié)晶度很高。圖11 反應(yīng)時(shí)間為24 h, 不同反應(yīng)溫度下所得產(chǎn)物的SEM 照片從圖中SEM圖中可以看出反應(yīng)溫度較低是無(wú)法得到銀納米線，產(chǎn)物為形貌不規(guī)則的納米顆粒，這是因?yàn)榉磻?yīng)溫度較低，體系活性低，開始生成的納米顆粒無(wú)法在溶解組裝成納米線；反應(yīng)溫度過(guò)高時(shí)所得產(chǎn)物為尺寸較大的不規(guī)則納米顆粒，因?yàn)榉磻?yīng)溫度高，體系活性大分子運(yùn)動(dòng)也比較劇烈, 使得PVB 難以穩(wěn)定吸附在晶體(100)晶面上。圖12 反應(yīng)溫度為140 、反應(yīng)時(shí)間為24 h 所

6、得銀納米線對(duì)應(yīng)的TEM (a)照片、選區(qū)SAED (b)和HRTEM (c)照片圖12(a)是一根單獨(dú)的銀納米線的TEM圖片，從中可以看出銀納米線表面光滑, 無(wú)明顯缺陷, 線直徑約為80nm；圖4b衍射圖表明銀納米線具有面心立方晶格；從圖12(c)可以得到銀納米線的晶面間距為0.23nm。圖13 反應(yīng)溫度為140 、反應(yīng)時(shí)間為24 h 所得銀納米線對(duì)應(yīng)的TG 曲線樣品從430 到700 K 有比較明顯的失重現(xiàn)象, 這一階段應(yīng)該對(duì)應(yīng)吸附水和乙二醇的揮發(fā)、以及較小分子量PVB 的分解; 從700 到900 K仍有一定量的失重發(fā)生, 這主要是對(duì)應(yīng)較大分子量PVB 的分解.圖14 反應(yīng)溫度為140 、

7、反應(yīng)時(shí)間為24 h 所得銀納米線(a)和PVB (b)對(duì)應(yīng)的FT-IR 譜圖傅里葉變換紅外光譜主要是表征銀納米線中存在的官能團(tuán)。圖15 PVB (a)和反應(yīng)溫度為140 時(shí)間為24 h 的銀納米線(b)的拉曼光譜圖激光拉曼光譜表征銀納米線中所含有的化學(xué)鍵。3.A simple approach to the synthesis of silver nanowires by hydrothermal process in the presence of gemini surfactant3.1 合成過(guò)程中反應(yīng)方程式：Ag+ + Br - AgBr (1) C6H12N4 + 6H2O 6HCHO

8、 + 4NH3, (2) AgBr + 2NH3 Ag(NH3)2+ + Br, (3)HCHO +2Ag(NH3)2+ + H2OHCOO + 2Ag + 3NH+4+ NH3. (4)3.2 制備銀納米線過(guò)程32ml硝酸銀水溶液(含有硝酸銀12.5mM)加入到體積為100ml聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜里，接著加入8ml六亞甲基四胺(100mM)和40ml16-3-16(5mM)溶液并進(jìn)行充分?jǐn)嚢?。將反?yīng)釜密封加熱至100保持24h。然后自然冷卻至室溫。將產(chǎn)物在3000r/m轉(zhuǎn)速下離心分離20min，用蒸餾水和酒精洗滌，重復(fù)幾次操作，在室溫下進(jìn)行真空干燥。圖16 (a)-(c)銀納米線不同分辨率的SEM圖片，(d)一根銀納米線的SAED圖像圖16(a)中可以觀察到縱橫交錯(cuò)的銀納米線，并且銀納米線的直徑差別很大；圖16(b)-(c)高倍率的SEM圖像我們可以清楚的看到在(a)中較粗的納米線是由于幾根銀納米線重疊在一起導(dǎo)致的，實(shí)際上銀納米線的尺寸均勻，直徑為30nm；圖16(d)說(shuō)明銀納米線不是單晶體，其具有孿晶結(jié)構(gòu)。圖17 銀納米線的UV吸收譜圖圖17是所制備的銀納米線懸浮在去離子水中的UV吸收譜。在351nm處的吸收峰是銀納米線軸向離子反映峰；380nm的吸收峰是銀納米線橫向離子模塊的表征。圖18 100不同反應(yīng)時(shí)間所得到的產(chǎn)物的XRD譜圖： (a)4, (b)