银纳米线和网的制备及其应用

论文摘要

本研究首先利用液相多元醇法合成了具有高选择性、高长径比和多样性的银纳米线材料。在传统液相多元醇两步法的基础上,通过添加控制剂将反应步骤简化为一步。控制剂可分为阴离子控制剂,阳离子控制剂和分子型控制剂。对于阴离子控制剂和分子型控制剂,通过快速成核能够迅速提供银纳米线生长所需的晶种,无需单独的晶种制备过程。不仅能够有效地缩短反应步骤,而且能够提高银纳米线制备的选择性和可重复性。并且所制备的银纳米线直径通常在100nm以上。另外,使用阳离子控制剂有利于制备直径在100nm以下并且具有高长径比的银纳米线。阳离子控制剂通常与阴离子控制剂配合使用,通过一步反应制备银纳米线的方法具有很高的选择性和反应效率。利用Mn、Fe、Co、Cd等具有可变价态的金属离子作为控制剂,能够有效地将反应时间缩短在30min以内。并且即使将前躯体的浓度增加到0.5M后,反应仍然具有很高的选择性。除了液相多元醇法,本论文还研究了利用反相胶束法先制备银纳米自组装体,然后再通过纳米自组装体制备银纳米线的途径和方法。该反向胶束体系是以甲基丙烯酸甲酯（MMA）为油相,AgNO3和NaBH4溶液为水相以及直链羧酸作为表面活性剂的。通过使用不同链长的直链羧酸,制备得到了不同形貌的银纳米自组装体。自组装银纳米颗粒的直径随着所使用羧酸链长的增长而减小。在月桂酸为表面活性剂的条件下,所得的自组装体具有独特的管状网络结构；而在辛酸和硬脂酸等其它羧酸中,所制得的自组装体为具有不同卷曲度的银纳米片。有报道指出这种自组装体通过高温烧结处理能够制备具有良好导电性能的银纳米线材料。以液相多元醇法所制备的平均直径约为80nm的银纳米线为模板,在不同条件下加入金的前躯体可以制备得到一种具有良好应用前景的Au-Ag纳米管材料。同时利用表面活性剂和饱和NaCl溶液对制备反应的协同促进作用,所制备的合金纳米管不仅具有良好的分散性,而且表面光滑,壁厚均一,还能够保持模板的形貌特征。另外,将银纳米线掺杂到传统的微米银填料中,再将其加入到一种双组份的有机硅聚氨酯涂料中,能够有效地提高银粉的导电效率并制备出高性能的导电涂料。这种高性能的导电涂料可望被应用于飞机表面,从而为其提供有效的抗雷击保护

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 银纳米线制备的研究
• 1.2.1 液相多元醇法制备银纳米线
• 1.2.1.1 多元醇法的制备机理
• 1.2.1.2 银纳米线合成过程中的不同控制剂
• 1.2.1.3 银纳米线合成过程中的不同诱导剂
• 1.2.1.4 银纳米线合成过程中的其他影响因素
• 1.2.2 软模板法制备银纳米线
• 1.2.2.1 银纳米线制备过程中不同的软模板
• 1.3 金/铂纳米管制备的研究
• 1.3.1 机理
• 1.3.2 金纳米管制备过程中不同的模板方法
• 1.4 导电涂料的研究
• 1.5 飞机蒙皮涂料的发展现状
• 1.6 课题的提出与意义
• 第二章 银纳米线的液相多元醇法合成和表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 试剂
• 2.1.2 两步多元醇法制备银纳米线
• 2.1.3 添加控制剂的一步液相多元醇法
• 2.1.4 银纳材料的透射和扫描电镜表征
• 2.1.5 紫外可见光谱分析
• 2.1.6 XRD测试
• 2.2 银纳米线两步多元醇制备法的研究
• 2.2.1 晶种制备浓度的影响
• 2.2.2 晶种制备时间的影响
• 2.2.3 PVP和硝酸银摩尔比的影响
• 2.2.4 两步多元醇法的放大试验及PVP溶液加料时间的影响
• 2.3 阴离子和分子型控制剂的一步多元醇法的研究
• 2.3.1 阴离子和分子型控制剂的影响
• 2.3.2 阴离子和分子型控制剂的作用机理
• 2.4 阳离子型控制剂的一步多元醇法的研究
• 2.4.1 阳离子型控制剂的影响
• 2.4.2 阳离子控制剂的作用机理
• 2.5 小结
• 第三章 反相胶束法制备银纳米线/网的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 试剂
• 3.1.2 反相胶束法制备银纳米片自组装体
• 3.1.3 银纳米自组装体的透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）表征
• 3.1.4 激光动态光散射仪测量胶束粒径
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.2.1 辛酸为表面活性剂的银纳米自组装体制备方法的研究
• 3.2.2 月桂酸为表面活性剂的银纳米自组装体制备方法的研究
• 3.2.3 硬脂酸为表面活性剂的银纳米自组装体制备方法的研究
• 3.2.4 不同羧酸对银纳米自组装体影响的研究
• 3.2.5 银纳米自组装体反相胶束制备法的机理分析和研究
• 3.3 小结
• 第四章 银纳米线的应用研究
• 4.1 Au-Ag纳米管制备方法的研究
• 4.1.1 实验部分
• 4.1.1.1 试剂部分
• 4.1.1.2 Au-Ag纳米管的制备方法
• 4.1.1.3 Au-Ag纳米管的扫描电镜表征
• 4.1.1.4 Au-Ag纳米管制备过程的紫外可见光光谱分析
• 4.1.1.5 Au-Ag纳米管的XRD测试
• 4.1.2 结果与讨论
• 4.1.2.1 PVP溶液辅助的Au-Ag纳米管制备方法的研究
• 4.1.2.2 饱和NaCl溶液辅助的Au-Ag纳米管制备方法的研究
• 4.1.2.3 PVP和饱和NaCl溶液共同影响下Au-Ag纳米管制备方法的研究
• 4.1.2.4 Au-Ag纳米管制备机理的研究
• 4.1.3 小结
• 4.2 抗雷击导电涂料的制备与性能的研究
• 4.2.1 试验部分
• 4.2.1.1 试剂部分
• 4.2.1.2 硅烷偶联剂（WD-70）对微米银粉表面的改性
• 4.2.1.3 醋酸丁酸纤维素酯（CAB-20）溶液的配置
• 4.2.1.4 抗雷击导电涂料及漆膜的制备
• 4.2.1.5 涂层干燥时间的测试
• 4.2.1.6 抗雷击导电涂料的沉淀实验
• 4.2.1.7 抗雷击涂料的贮存稳定性加速试验
• 4.2.1.8 漆膜电阻率的测试方法
• 4.2.1.9 抗雷击涂层遮盖力的测试方法
• 4.2.1.10 抗雷击涂层附着力的测试方法
• 4.2.1.11 抗雷击涂层抗冲性能的测试方法
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.2.3 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 作者简介及攻读硕士学位期间所取得的科研成果