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具有抗菌性能的银纳米线多功能复合膜的构筑及性能研究

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具有抗菌性能的银纳米线多功能复合膜的构筑及性能研究

作者：张帅西华大学

学位级别：硕士

含油废水作为常见的一种污染源,对人类造成巨大的经济损失和水资源的严重污染,因此含油废水的有效处理具有重要意义。近年来,膜分离技术具有无相变、体积小、分离效率高等优点,其用于处理含油废水得到广泛关注。然而,膜分离技术处理含... 详细信息

含油废水作为常见的一种污染源,对人类造成巨大的经济损失和水资源的严重污染,因此含油废水的有效处理具有重要意义。近年来,膜分离技术具有无相变、体积小、分离效率高等优点,其用于处理含油废水得到广泛关注。然而,膜分离技术处理含油废水时,油滴、细菌引起的膜污染导致的分离性能下降,限制了其技术潜力的发挥。因此,具有抗菌、抗污染性能等多功能油水分离复合膜的研制具有十分重要的理论和实际意义。本文主要利用具有抗菌性能的银纳米线（Ag NWs）,在减压抽滤下,通过自组装法将其与纳米材料（CNF、g-CN、Mg Al-LDH）有机结合构筑具有优异抗污染性能的多功能油水分离膜,并系统地探究了复合膜的润湿性能、分离性能、抗菌性能及可见光驱动自清洁性能。具体研究内容如下:（1）首先,本文主要通过改善膜的亲水性以及膜表面微纳粗糙结构的构建来调控膜的超润湿性能,从而改善油水分离膜的抗污染问题。通过多巴胺（DA）对银纳米线（Ag NWs）表面进行修饰获得了PDA@Ag NWs复合材料,再将PDA@Ag NWs与纳米纤维素（CNF）均匀混合通过真空减压自组装法制备得到PDA@Ag NWs/CNF复合膜。其中多巴胺改性不仅提高了银纳米线（Ag NWs）的亲水性,同时聚多巴胺纳米级颗粒的生成还为膜表面构筑了亲水性的微纳粗糙结构;此外,强亲水的CNF不仅有助于PDA@Ag NWs的良好分散,并与PDA@Ag NWs缠绕交织进而构筑具有高孔隙度的亲水性网络结构,最终获得具有优异润湿性能的PDA@Ag NWs/CNF复合膜。文中采用SEM、ATR-FTIR以及XPS等表征复合膜的微观结构和化学组成。并系统评价了PDA@Ag NWs/CNF复合膜的润湿性能、油水分离性能。（2）为进一步缓解膜污染问题,本文将膜分离技术与光催化技术耦合,在膜材料中引入石墨相氮化碳（g-CN）光催化剂,将其与聚多巴胺改性的银纳米线（PDA@Ag NWs）复合材料通过真空自组装制备得到具有良好可见光响应的PDA@Ag NWs/g-CN光催化复合膜。PDA@Ag NWs能够进入g-CN二维纳米片层层间,可以增大g-CN纳米片层间的水分子通道,聚多巴胺（PDA）改性后的银纳米线含有大量亲水性基团,具有优异的亲水性,同时大量聚多巴胺颗粒沉积在Ag NWs表面,为膜表面构筑了微纳粗糙结构,进一步提升了复合膜的润湿性能。此外,Ag NWs具有优异的导电性,能加快电荷转移,减缓g-CN上的光生电子（e）与空穴（h）的复合,提升g-CN的光催化性能。文中通过SEM、ATR-FTIR以及XPS等表征手段对复合膜的微观结构和化学组成进行了分析,并对复合膜的润湿性、油水分离、抗菌以及光催化自清洁进行了评价,研究表明所制备的PDA@Ag NWs/g-CN复合膜具有优异的油水分离性能、抗菌性能及可见光驱动自清洁性能。（3）最后,为了实现对水中不溶的油和可溶的染料污染物的同时分离,采用PDA将Ag NWs桥接在镁铝层状双氢氧化物（Mg Al-LDH）纳米片上,获得了PDA@Ag NWs@Mg Al-LDH复合膜。多巴胺改性进一步提高了Mg Al-LDH纳米片与Ag NWs的亲水性,并将Ag NWs与Mg Al-LDH纳米片结合构建具有微纳米级的亲水性粗糙结构,有效地提升了复合膜的润湿性能。同时,Mg Al-LDH纳米片也可以为膜孔道提供大量的吸附位点,有利于对有机染料的吸附。Mg Al-LDH纳米片存在大量的羟基,有助于捕获更多的空穴,生成高活性的羟基自由基（·OH）,加上Ag NWs优异的导电性,能够促进电荷转移,有效抑制光生电子-空穴对的复合,此外PDA也可提供电荷转移通道,能进一步改善复合膜的光催化性能。本文对一系列PDA@Ag NWs@Mg Al-LDH复合膜材料都通过SEM、ATR-FTIR以及XPS等表征手段进行了结构和化学组成上的分析,还对这些膜的润湿性进行了分析,最后对其染料分离性能、油水分离性能、同时含有这两类污染物的废水的处理性能以及光催化性能进行了评价。

关键词：银纳米线氮化碳自清洁水滑石抗菌油水分离

基于银纳米线电极-rGO敏感材料的柔性NO2气体传感器

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物理学报 2020年第5期69卷 236-243页

作者：李闯李伟伟蔡理谢丹刘保军向兰杨晓阔董丹娜刘嘉豪陈亚博空军工程大学基础部西安710051 清华大学微电子学研究所信息科学与技术国家实验室北京100084 空军工程大学航空机务士官学校信阳464000 清华大学化学工程系北京100084

使用银纳米线作为材料制备柔性叉指电极,用还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide, rGO)作为气体敏感材料制备出柔性气体传感器,并研究其对二氧化氮气体的响应特性以及柔韧性能.实验结果表明,制备的以银纳米线作为电极的r GO气体传感... 详细信息

使用银纳米线作为材料制备柔性叉指电极,用还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide, rGO)作为气体敏感材料制备出柔性气体传感器,并研究其对二氧化氮气体的响应特性以及柔韧性能.实验结果表明,制备的以银纳米线作为电极的r GO气体传感器可以实现室温下对浓度为5-50 ppm (1 ppm=10^–6)的NO2气体的检测,对50 ppm的NO2的响应能够达到1.19,传感器的重复性较好,恢复率能够保持在76%以上,传感器的灵敏度是0.00281 ppm^-1,对浓度为5 ppm的NO2气体的响应时间是990 s,恢复时间是1566 s.此外,传感器在0°-45°的弯曲角度下仍表现出优异的电学特性与气体传感性能,所制备的器件具有相对稳定的导电性和较好的弯曲耐受性.

关键词：银纳米线柔性电极还原氧化石墨烯气体传感

硅异质结太阳电池的优化及银纳米线透明前电极的应用

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硅异质结太阳电池的优化及银纳米线透明前电极的应用

作者：付启内蒙古大学

学位级别：硕士

硅基异质结太阳电池,因其成本低且制备工艺简单的因素,在光伏行业占据重要角色,对硅异质结太阳电池的发射极、钝化层及电极层的优化是提高电池转换效率的关键技术手段,是目前硅异质结太阳电池研究的重点。银纳米线作为透明导电材料,已... 详细信息

硅基异质结太阳电池,因其成本低且制备工艺简单的因素,在光伏行业占据重要角色,对硅异质结太阳电池的发射极、钝化层及电极层的优化是提高电池转换效率的关键技术手段,是目前硅异质结太阳电池研究的重点。银纳米线作为透明导电材料,已在制造业、医学及生物学等多个领域得到具体应用,具有广阔的应用前景和研究意义,将银纳米线透明电极应用在太阳电池的电极层中可以提高电池的光吸收,对银纳米线透明电极的优化及应用也成为当下的重要研究方向。本文主要研究内容如下:对硅异质结太阳电池的制备,选用n型直拉法(Cz)单晶硅片作为衬底,先用碱性的氢氧化钠溶液在硅片表面刻蚀形成金字塔状陷光结构,随后用酸性的氢氟酸、冰乙酸与硝酸的混合液对金字塔顶角进行平滑处理,实验发现平滑5 s时器件效果最佳。再用PECVD制备技术在处理后的硅片两侧沉积p型和n型掺杂层形成电池结构。首先对p型发射层的工艺进行调控,在BH浓度为1.0%且p层厚度为22 nm时电池的输出特性较好。随后引入i-a-Si:H层作为钝化层,研究不同i层厚度以及氢稀释对i层生长的影响,最后在厚度为5 nm,R(氢稀释)=4时钝化层对电池的钝化效果最好。用磁控溅射制备80 nm的ITO作为透明导电层,热蒸发制备300 nm的Ag栅线作为前电极,300 nm的Al制成背电极,获得电池的最高转换效率为12.71%,开路电压为483.2 m V,短路电流密度为40.9m A/cm,填充因子为64.32%。对银纳米线溶液的制备,研究了包括银纳米线溶液浓度、喷涂次数、不同溶剂等工艺条件对银纳米线透明电极的光电特性影响。实验发现,单独用去离子水作为溶剂时,在溶液浓度为15:1、喷涂次数为11次时,制备样品的方块电阻为21.5Ω/sq,在300-800 nm光波处的平均透过率为88.05%;而采用乙醇+去离子水且两者比例为1:1的混合液作为银纳米线溶剂,喷涂10次制备样品的方阻值为21.7Ω/sq,300-800 nm光波处的平均透过率为88.20%。随后又研究了Na Cl溶液对银纳米线的影响,在银纳米线溶液中加入少量低浓度的Na Cl溶液,可以对银纳米线起到化学焊接作用,进一步降低电阻值,在喷涂后用去离子水对样品冲洗1 min可以将多余的氯化钠冲洗掉,使样品的透过率得到提高,冲洗后样品的方块电阻值为18Ω/sq,300-800 nm光波处的平均透过率为87.54%。随后将优化过的银纳米线透明电极应用在硅异质结太阳电池中,将银纳米线溶液喷涂在正面ITO层上侧,替代部分银栅线,在收集载流子的同时也会增大电池的光吸收,使电池的短路电流得到提高。

关键词：硅异质结太阳电池钝化层银纳米线超声喷涂透明电极

环状自组装银纳米线透明导电膜的制备及光学仿真

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环状自组装银纳米线透明导电膜的制备及光学仿真

作者：赵艺超内蒙古大学

学位级别：硕士

透明导电膜(TCFs)可以应用于太阳电池、有机发光二极管(OLED)、触控屏、低辐射玻璃等诸多场景。氧化铟锡(ITO)材料作为透明导电膜主要材料,具有优越的电学性能和光学性能。但是ITO的主要材料铟(In)元素是稀有金属,价格昂贵,并且ITO具有... 详细信息

透明导电膜(TCFs)可以应用于太阳电池、有机发光二极管(OLED)、触控屏、低辐射玻璃等诸多场景。氧化铟锡(ITO)材料作为透明导电膜主要材料,具有优越的电学性能和光学性能。但是ITO的主要材料铟(In)元素是稀有金属,价格昂贵,并且ITO具有硬脆性、毒性,使其在柔性太阳电池、柔性屏幕等领域发展受到限制。因而开发出具有优异光电性能、良好的柔韧性的TCFs是当前主要研究方向之一。银纳米线(Ag NWs)因其优异的导电性、良好的光学性能、成本相对低廉、优异的机械性能成为最有潜力替代ITO的材料。本文主要研究内容如下:(1)利用超声波喷涂技术在室温下制备出自组装环状Ag NWs基柔性透明导电膜,其中流量、银纳米线浓度、长径比、超声波喷涂时基底温度都会显著影响咖啡环效应,所以主要研究了不同流量、Ag NWs溶液与乙醇体积比、不同长径比、室温与高温(90℃)喷涂对Ag NWs薄膜的表面形貌和光电特性的影响;利用加热台对喷涂后Ag NWs基柔性透明导电膜进行加热后处理,分析研究了后处理退火时间及温度对Ag NWs薄膜的光电性能影响。通过表征透射率、方阻、表面形貌、元素组成和含量、均匀性得到最佳工艺条件。实验表明,在喷涂流量为0.28-0.3 ml/min时透明导电膜具有较多的纳米环及较好的光电性能,银纳米线与乙醇体积比为1:10时有良好的光电性能,银纳米线最佳长径比为1000(直径30 nm长30μm),在0.29 ml/min流量下室温喷涂比高温透射率高0.26%,方阻低2.37Ω/sq,后处理退火发现加热温度以110℃,10分钟为宜,最终制得的透明导电膜方阻11.57Ω/sq,透过率88.9%@550 nm。(2)通过时域有限差分法对银纳米环透明导电膜制备时环的大小、形状以及覆盖其他透明导电物等的光学特性进行仿真,探究内部机制,系统研究了银线的直径、形状、间距、相同宽度下的不同银线数量组合、尖锐程度以及AZO、ITO、PEDOT:PSS覆盖对透射率、反射率、雾度、电场分布的影响。结果表明,在0.2-1μm的直径范围内,1μm直径的银线具有最低的透射率和雾度。对于1μm宽的各种形状和银线数目组合,单根圆柱形银线表现出最佳的光学性能。同时,发现迎光面曲率较大时(即尖锐程度较大)雾度较小,透射率增加。此外,银线间距较小时,综合光电性能更为优越。通过对比AZO、ITO、PEDOT:PSS三种覆盖银线材料,发现都改进了短波段的光学性能,在600 nm后波段金属氧化物覆盖银线的雾度相对更低。

关键词：自组装银纳米线超声波喷涂透明导电膜时域有限差分法

基于AgNW:HPMC嵌入结构的低粗糙度银纳米线透明电极性能研究

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光子学报 2022年第3期51卷 321-328页

作者：邓玲玲宋家成郭金涛郑加金南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院南京210023

将银纳米线与不同浓度的羟丙基甲基纤维素以一步混合的方法制备导电银浆,旋涂并热压制备具有嵌入式结构的复合透明电极。分别改变银纳米线和羟丙基甲基纤维素的混合比例,研究其比例对电极光电性能、粗糙度和稳定性的影响。结果表明,一... 详细信息

将银纳米线与不同浓度的羟丙基甲基纤维素以一步混合的方法制备导电银浆,旋涂并热压制备具有嵌入式结构的复合透明电极。分别改变银纳米线和羟丙基甲基纤维素的混合比例,研究其比例对电极光电性能、粗糙度和稳定性的影响。结果表明,一步法得到的导电银浆可以有效制备嵌入式结构透明电极,显著改善银纳米线电极的平整性和稳定性。电极中羟丙基甲基纤维素的增加对电极的光电性能影响较小,但是极大降低了电极的粗糙度。最优化电极的平均表面均方根粗糙度仅为4.6 nm。羟丙基甲基纤维素对银纳米线的保护使透明电极在强氧化环境和胶带测试下均可保持良好的稳定性。

关键词：银纳米线羟丙基甲基纤维素透明导电薄膜低粗糙度高稳定性

基于银纳米线辅助异相聚合法制备可降解锌基复合材料及其显微组织与性能研究

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基于银纳米线辅助异相聚合法制备可降解锌基复合材料及其显微组织...

作者：王潇天津理工大学

学位级别：硕士

目前,生物可降解锌（Zn）基材料与生物功能性增强体的复合化被认为是克服Zn基体力学性能不足、调控Zn基生物材料腐蚀降解行为、提高生物相容性并赋予Zn基材料生物功能性,从而开发出新一代生物可降解Zn基植入材料的重要途径之一。然而,由... 详细信息

目前,生物可降解锌（Zn）基材料与生物功能性增强体的复合化被认为是克服Zn基体力学性能不足、调控Zn基生物材料腐蚀降解行为、提高生物相容性并赋予Zn基材料生物功能性,从而开发出新一代生物可降解Zn基植入材料的重要途径之一。然而,由于Zn基体与增强相之间物理化学性质差异过大且润湿性不佳,导致这些增强体在复合材料制备过程中极易发生团聚,难以在Zn基复合材料中得到良好的分散性能。针对此问题,本研究开发出一种新颖且有效的增强体分散方法,即银纳米线（AgNWs）辅助三元异相聚合法,试图达成增强体在Zn基体中的均匀分散。AgNWs辅助异相聚合法基于静电自组装的原理,在合适的极性溶剂中利用具有大比表面积且Zeta电位为负的AgNWs作为桥接剂,通过静电吸引和电荷中和作用与带正电荷的Zn粉和增强体颗粒形成等电荷共沉淀,从而形成增强体的均匀分散,获得分散性能优异的增强体/AgNWs/Zn混合粉末。随后使用分散性能优异的增强体/AgNWs/Zn混合粉末,结合放电等离子烧结（SPS）和热挤压（HE）工艺制备出具备不同生物功能性的氧化铜（CuO）或beta磷酸三钙（β-TCP）增强的Zn基复合材料。通过此方法制备出的Zn基复合材料分散性能优异,显微组织细小且均匀,并且增强体与基体间的界面结合良好,挤压态CuO/Zn-Ag复合材料与β-TCP/Zn-Ag复合材料均展现出良好的力学性能。其中挤压态2CuO/Zn-0.8Ag复合材料的屈服强度（YS）达到269.8±1.0 MPa,极限抗拉强度（UTS）达到314.5±1.9 MPa,断裂伸长率达到15.8±0.1%。并且该种Zn基复合材料的降解速率为128.0±19.2μm·y,对MC3T3-E1细胞具有良好的细胞相容性,且展现出极佳的抗菌性能。在另一方面,挤压态1β-TCP/Zn-2.0Ag复合材料的YS为235.8±1.2 MPa,UTS为271.3±4.0 MPa,断裂伸长率为22.8±1.5%,在模拟体液（SBF）溶液中的腐蚀形貌均匀,腐蚀速率为86.1±26.4μm·y。此外,1β-TCP/Zn-2.0Ag复合材料还展现出令人满意的生物相容性与抗菌特性。因此,采用AgNWs辅助三元异相聚合法结合SPS原位合金化与HE工艺制备出的可生物降解的2CuO/Zn-0.8Ag和1β-TCP/Zn-2.0Ag复合材料在生物医学骨植入领域表现出良好的应用前景。

关键词：锌基复合材料银纳米线异相聚合力学性能抗菌性能

高性能银纳米线电极制备及在柔性有机太阳能电池中的应用研究

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高性能银纳米线电极制备及在柔性有机太阳能电池中的应用研究

作者：李慧北京化工大学

学位级别：硕士

太阳能电池是一种能将太阳能转化为电能的有效电子器件。相对于其他无机光伏发电技术,有机太阳能电池(Organic solar cells,OSCs)具有重量轻、柔性、低成本、可大面积印刷制备等优点。OSCs中的柔性有机太阳能电池(Flexible organic sola... 详细信息

太阳能电池是一种能将太阳能转化为电能的有效电子器件。相对于其他无机光伏发电技术,有机太阳能电池(Organic solar cells,OSCs)具有重量轻、柔性、低成本、可大面积印刷制备等优点。OSCs中的柔性有机太阳能电池(Flexible organic solar cells,FOSCs)由于其显著的柔性特征可广泛应用于可穿戴设备、各种便携式电子及通信设备、交通工具等方面,是有机光伏领域的重要研究方向。高性能透明电极是制备高效率FOSCs的重要部分。尽管氧化铟锡(Indium tin oxide,ITO)薄膜在加工透明电极时使用广泛,但由于其脆性较大,易于折断,因此不适用于加工柔性透明电极。银纳米线(Silver nanowires,AgNWs)具有许多优点,如高导电率、低电阻、高透过率、溶液处理性等,并且具有极佳的柔性,可以分散到水溶液或醇溶液中作为透明电极广泛应用于柔性光电子领域。然而,AgNWs也存在许多缺点,例如粗糙度高、界面附着力差和存储稳定性差等。此外,由于AgNWs具有较高的纵横比(长5-100μm,直径10-200 nm),它们容易在悬浮液和薄膜电极中聚集,从而降低了其整体光电性能,阻碍了AgNWs在柔性光电子器件中的应用。为了解决这些问题,本论文采用修饰改良后的AgNWs,制备了低表面粗糙度、高透光率、高界面粘附性和稳定性的高性能银纳米线透明复合电极,并构筑了柔性有机太阳能电池。本研究的主要成果包括:(1)将两性离子分子3-磺丙基十四烷基二甲基铵(SB3-14)引入AgNWs悬浮液中,获得具有高稳定性、分散均匀的SB3-14@AgNWs悬浮液,将其旋涂后获得具有优异光电性能的透明导电薄膜,将其半嵌入聚酰亚胺基底,得到了性能优异的AgNWs复合电极(SB3-14@AgNWs@PI),基于SB3-14@AgNWs@PI复合电极制备了高效率的FOSCs。SB3-14分子由相同数量的带相反电荷的阳离子和阴离子基团组成,其中阳离子和阴离子基团由短分子链分开。SB3-14分子可以通过-SO与Ag之间的静电作用吸附在AgNWs表面,由于两性离子分子的强烈水合效应和阳离子的静电排斥作用获得稳定均匀分散的AgNWs悬浮液,并在成膜过程中形成角度接近90的正交AgNWs网格。由其制备成的AgNWs电极具有良好的光电性能(方阻R约为11.8?cm,550 nm(T)的透过率约为94.4%)和良好的存储稳定性。采用将AgNWs半嵌入聚酰亚胺(PI)基底的方法,制备了具有优良光电性能、低表面粗糙度(RMS约为0.56 nm)、高机械稳定性(在1 mm的小弯折半径下,经过3万次循环弯折后仍能保持初始效率的92%)的透明导电电极。用其制备的FOSCs,其光电转换效率达到15.41%。(2)将海藻酸钠(SA)引入AgNWs悬浮液,将改性后的AgNWs旋涂后获得具有优异光电性能和界面粘附性的透明导电薄膜。SA是一种含有丰富羧基和羟基的材料,可以与AgNWs表面残留的PVP分子形成氢键或直接与Ag形成离子键,从而结合到AgNWs表面,提高银纳米线的分散性和悬浮液稳定性也可与PET之间形成氢键,从而显著提高AgNWs与基底PET之间的粘附性,SA也可以填充AgNWs网络空白间隙,从而降低电极粗糙度。采用Ca Cl水溶液处理后,SA中的Na与可以与Ca离子发生离子交换反应从而实现SA的交联,提高AgNWs电极的耐溶剂性能,同时Cl可以促进AgNWs结点处的焊接,从而降低了结电阻,提高电极电导率。制备出高分散、稳定的AgNWs悬浮液,并获得了兼具高导、高透光率、界面粘附性强、低表面粗糙度及耐溶剂性能优异的AgNWs@PET柔性透明复合电极。

关键词：柔性有机太阳能电池柔性透明导电电极银纳米线两性离子分子正交网络海藻酸钠界面粘附性

基于低雾度ITO和二维银纳米线的透明电极制备及其应用

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基于低雾度ITO和二维银纳米线的透明电极制备及其应用

作者：贾振内蒙古大学

学位级别：硕士

氧化铟锡(ITO)作为透明电极常用的材料,具有较高的导电率和较高的光学透过率,可应用在OLED显示屏、触摸屏面板和太阳电池等领域。然而,ITO易碎,在涉及弯曲的应用中使用时容易磨损或开裂,并且由于铟的稀缺性和加工要求,成本不断增加,限... 详细信息

氧化铟锡(ITO)作为透明电极常用的材料,具有较高的导电率和较高的光学透过率,可应用在OLED显示屏、触摸屏面板和太阳电池等领域。然而,ITO易碎,在涉及弯曲的应用中使用时容易磨损或开裂,并且由于铟的稀缺性和加工要求,成本不断增加,限制了它在柔性光电器件中的应用。为了解决这些问题,探究替代材料成为当下的热点。银纳米线(Ag NWs)具有优异的光电性能以及可弯曲性,在柔性光电器件中得到了广泛的应用。通常情况下柔性银纳米线(Ag NWs)薄膜雾度(Haze)比较大,目前优化银纳米线(Ag NWs)薄膜实现低雾度、高导电率和高光学透过率以及在光电器件中的应用成为当下的研究热点。本文主要有两部分研究内容:(1)采用直流磁控溅射法制备氧化铟锡(ITO)薄膜,研究了膜厚在100-350 nm范围内的氧化铟锡(ITO)薄膜的物理性质与膜厚的关系。制备了不同ITO膜厚的有机发光二极管(OLED)器件和相应的模组成品,通过薄膜颜色、方块电阻和透射光谱等表征手段对ITO薄膜光电性能进行研究。通过亮度、电流及色坐标图等手段研究ITO膜厚对OLED模组的光电性能的影响。通过分析和表征,ITO薄膜基板呈现紫色,具有88.7%的最高透过率和相对较低的方块电阻9.36Ω/sq。相应的OLED模组此时的性能最高,得到了1.5 m A左右的漏电流、118.98 cd/m的最佳亮度和(0.1527,0.2742)的色坐标(模组的尺寸为0.96英寸,分辨率为128×64)。(2)采用旋涂法和磁控溅射法制备银纳米线(Ag NWs)柔性透明导电薄膜及复合膜,探究不同银纳米线溶液与聚苯乙烯磺酸钠(PSSNa)溶液的体积比、不同长径比的银纳米线(Ag NWs)溶液、取溶位置、臭氧处理时间、转速、旋涂平台和覆盖金属氧化物等对其光电性能及微观形貌的影响。通过薄膜表征,得出制备银纳米线(Ag NWs)柔性透明导电薄膜及复合膜的最佳工艺条件。直径30 nm、长度30μm的银纳米线原溶液及与PSSNa溶液体积比为1:10时,取溶位置为上清液,臭氧处理时间为10 min,转速为1000 r/min,旋涂平台选取柔性方台(2×2 cm),金属氧化物AZO的厚度为30 nm时薄膜可实现低雾度、高光学透过率、低方阻和低均方根粗糙度(RMS)等。具有较好稳定性和柔韧性的Ag NWs-PSSNa/AZO复合膜的光电性能为R=14.03Ω/sq,T=88.87%(@550 nm)。Ag NWs-PSSNa薄膜的光电性能较好(Haze=5%(@550 nm),T=91.89%(@550 nm),R=11.52Ω/sq,RMS=5.22 nm)。

关键词：氧化铟锡银纳米线聚苯乙烯磺酸钠透明导电薄膜旋涂法

基于MACl/MABr成核剂的银纳米线合成工艺研究

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基于MACl/MABr成核剂的银纳米线合成工艺研究

作者：吴迎港宁夏大学

学位级别：硕士

银纳米线（AgNWs）具有高导电性、透光性以及可弯曲性等优点,在半导体和光电显示等领域具有广泛的的应用价值。目前,银纳米线的合成主要有模板法、水热法、紫外线照射法、溶剂热法、多元醇合成法等。多元醇合成法具有工艺简单、成本低... 详细信息

银纳米线（AgNWs）具有高导电性、透光性以及可弯曲性等优点,在半导体和光电显示等领域具有广泛的的应用价值。目前,银纳米线的合成主要有模板法、水热法、紫外线照射法、溶剂热法、多元醇合成法等。多元醇合成法具有工艺简单、成本低、产率高等优点,因此成为银纳米线最普遍的合成方法。然而,在一般条件下,多元醇合成法制备直径低于40 nm的AgNWs仍然存在困难。本论文基于MACl和MABr,对多元醇合成银纳米线工艺进行了改进和优化。进一步探讨了有机成核控制剂影响银纳米线形貌和直径的机理,并揭示了 MACl和MABr二元成核控制剂在银纳米线合成过程中的协同机制。通过改变有机成核控制剂的添加方式和种类,成功合成了直径30 nm左右的均匀AgNWs。具体研究内容如下:首先,研究了多元醇合成法中反应温度、PVP分子量、PVP与AgNO3的摩尔比和助剂浓度对AgNWs生长形貌的影响规律。研究表明合适的反应温度会促进孪晶晶核的形成,一定浓度的大分子量PVP可以有效钝化银纳米线的侧面,适当浓度的CuCl2·2H2O可以有效调控体系中游离Ag+的数量,减慢AgNO3还原过程动力学。通过对产物的SEM表征结果对比表明:反应温度为170℃,PVP 分子量为 1300000,PVP 与 AgNO3 的摩尔比为 7.5:1,CuCl2·2H2O的浓度为 20 μM可以作为在无机成核控制剂参与情况下所制备银纳米线的最优合成工艺,由此得到的AgNWs,其形貌更均匀,平均直径大约为85 nm。其次,使用MACl作为成核控制剂合成AgNWs。使用SEM、XRD、EDS、TEM等对合成的AgNWs进行表征,测试结果表明:当MAC1浓度为40 M时,可以合成平均直径大约60 nm的均匀AgNWs,与CuCl2·2H2O所合成的银纳米线（85 nm）相比直径更小,这表明MACl比CuCl2·2H2O能够更好地实现轴向生长控制。通过对银纳米线进行红外和TEM测试结果分析也表明:MA+可以附着在AgNWs侧面,对其有钝化效果,由此促进AgNWs的轴向生长。此外,MAC1作为离子液体,其孔隙对晶种的尺寸影响较大,可以在成核阶段生成较小的晶种,也有利于AgNWs的轴向生长。最后,将MACl和MABr作为二元成核控制剂合成AgNWs。对AgNWs进行SEM、XRD、EDS和TEM表征。测试结果表明:MACl作为单独的成核控制剂合成的AgNWs,尽管副产物较少,但是尺寸较大,其直径约为60 nm左右。MABr作为单独的成核控制剂合成的AgNWs直径更小,但因形核率的增加从而导致了副产物的生成。MACl和MABr作为二元有机成核控制剂时,Ag+可以通过分级溶解的方式释放出来,从而有效调控还原反应速率。由此,二元有机成核控制剂的添加,一方面能够有效减小AgNWs的直径,同时也避免了较多副产物的生成。研究结果表明:当MACl/MABr的摩尔比为2:1时,合成的AgNWs直径分布在30 nm-35 nm范围内的比例约为55%。

关键词：银纳米线多元醇合成法甲基氯化铵甲基溴化铵二元成核控制剂