纳米银的可控制备及其应用研究

作     者：刘书丽 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈金菊

授予年度：2018年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070205[理学-凝聚态物理] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 070301[理学-无机化学] 0702[理学-物理学] 

主      题：纳米银 可控制备 微结构 控制剂 导电墨水 

摘      要：纳米银具有优异的导电、导热、耐弯曲、化学稳定、抗菌等性能被广泛应用于电子、催化、传感等领域,成为材料科学的研究热点。纳米银的这些性能与其结构、形貌、尺寸及其分布等密切相关。然而,目前大量研究工作已制备出各种形貌的纳米银,但针对其微结构的调控尚缺乏系统研究、且调控效果尚不理想,由此导致纳米银的应用受限。论文系统研究了不同因素对纳米银形貌的影响,获得了操作简单、环境友好、可有效调控纳米银微结构的技术手段,并将纳米银墨水化,研究其在透明导电薄膜、导电互联电路等领域的应用。主要研究结果如下:(1)采用醇热法,系统地研究了卤离子控制剂、金属离子控制剂与具有结构导向作用的保护剂对一维纳米银微结构的影响,获得了直径为3000 nm的银线/棒。研究表明:Cl与Br协同作用可有效减小银线直径至0 nm;与Cu相比,适量的Fe有利于提升银线的结晶度和均匀性;借助控制剂与保护剂的双重作用调控一维纳米银的生长取向和生长速度,实现了纳米银线表面PVP的单层包覆。(2)采用醇热法,通过调变工艺条件及控制剂,实现了对纳米银粒子尺度和形貌的调控。研究表明:在PVP体系下,通过改变组分浓度和反应时间,获得了直径为50 nm00 nm的银球;通过改变HCl浓度(000μM),可促使纳米银从球形、立方到线状的转变;CuCl能诱导形成金字塔形纳米银;Fe Cl能诱导纳米银自组装形成树枝状纳米晶。(3)针对PVP体系难以制备小尺寸的银颗粒,本论文提出了一种用于水基导电油墨的小尺寸纳米银的制备方法。该方法以柠檬酸钠为成核促进稳定剂,聚丙烯酸为水溶性保护剂,获得了尺寸小(10 nm)且分布均匀、表面有机保护剂含量少(1.18 wt.%)、分散稳定的纳米银颗粒。(4)基于所合成的纳米银,探索墨水溶剂、助剂对纳米银分散性的影响,获得了稳定的纳米银墨水并开展了相关应用研究。采用银线墨水制备的柔性互联电路表现出优异的电导率,经80°C处理0.5 h达3.93×10 S/cm;所制备的柔性透明导电薄膜未经任何后处理可实现方阻为49.50Ω/□,透光率为85.03%(550 nm)。以所制备的纳米银墨水为催化剂,可在陶瓷表面沉积出致密的铜层。