一维纳米银材料可控制备及生长机理研究开题报告

1. 研究目的与意义

纳米材料是当今社会快速发展的新型材料，被广泛应用于社会的众多领域中，广大材料领域的工作者对其做了大量研究，对纳米材料的研究与开发已成为21世纪的热点领域之一。其中对以金、银、铜为代表的贵金属纳米材料尤为突出，纳米银因为其特殊的性质和广泛的应用前景被大量关注。

银纳米材料是具有立方面心结构的纳米材料，因具有很多特殊的物理及化学性质，在催化剂、电子、信息存储及光学方面有广泛的应用^[1-3]。随着人们对它的深入了解，科学家发现其性能与它的纳米结晶形态有紧密的关联。

目前，人们所知的制备纳米银的方法包括物理方法和化学方法两大类。物理方法又可分为微波辅助法、激光消融法、超声波辅助还原法、和磁控溅射法等；化学方法又可分为化学还原法、光化学还原法、电化学还原法。我们可以得到的纳米银的结构包括线形、立方形、三角形、棒形、珊瑚状片状等。实验还显示，在不同的反应条件下，得到的产物是不同的。其中聚乙烯吡咯烷酮（pvp）的含量、金属离子的种类及稳定剂的吸附情况等严重影响纳米粒子的形貌、大小、性能等。因此关于纳米银线材料的形貌可控合成已引起人们的广泛研究^[4]。wiley^[5]指出，我们改变纳米粒子的晶体结构可以获得许多不同的功能。sosa^[6]通过观察纳米银离子的形貌，得出粒子表面等离子共振峰的位置和数量。目前为止，虽然纳米科技工作者做了大量的研究，但还不能系统的控制纳米银离子的形貌。金属离子由于受到最低能量[111]面的限制，会在表面生成孪晶和多孪晶粒子，我们只能通过加入稳定剂来从动力学上实现控制粒子的生长。

近年来，随着电子器件往轻薄方向发展，对其材料的要求越来越高，而其主要器件为透明导电薄膜(tcf)。透明导电薄膜是具有良好导电性和透光性的材料，被大量应用于发光二极管、显示屏、智能玻璃等。当今90%的透明导电薄膜用ito(sn掺杂in₂o₃),随着制备ito所需的金属铟日益稀少，一种新的替代材料成为国内外光电材料领域研究的热点。

2. 研究内容和预期目标

银纳米材料由于其具有较高的热传导电性、抗菌性和催化特性，以及其表面等离子共振效应，已经成为近年来研究的热点。一维结构的银纳米材料通过不同类型模板剂已经被成功合成。但是，在合成过程中消除模板剂不但降低了所得产品的产率而且增加了实验的复杂性。本课题采用高分子表面活性剂作为保护剂和结构导向剂，利用乙二醇还原法制备尺寸比较均一、且具有较高长径比的银纳米线，并系统探讨其生长机理,具体研究内容如下。

（1）反应温度对纳米材料形貌、尺寸与性能的影响；

（2）反应时间对纳米材料形貌的影响；

（3）溶液浓度的影响；

3. 研究的方法与步骤

将50ml乙二醇在165℃左右的温度下加热15min，然后向乙二醇中加入2mol/L的FeCl₃溶液，大约15min后，一次性将15ml的0.5mol/L的AgNO₃加入到溶液中，这一时间为起始点将45ml的0.6mol/L的稳定剂PVP通过恒流泵滴加到乙二醇溶液中，悬浮液冷却后，借助离心机，通过连续置换法，用乙醇、水分别进行分离，最后将纯化后的纳米银线分散在乙醇中。

4. 参考文献

[1] ding s, wang x, chen d, et al. optical percolation and nonlinearity of sputtered ag island films.[j]. optics express, 2006, 14(4):1541-1546.

[2] haynes c l, mcfarland a d, duyne r p v. surface-enhanced raman spectroscopy[j]. analytical bioanalytical chemistry, 2012, 394(7):1717-1718.

[3] tao a, sinsermsuksakul p, yang p. polyhedral silver nanocrystals with distinct scattering signatures[j]. angewandte chemie international edition, 2006, 45(28):4597-4601.

[4] 徐光年,乔学亮,邱小林,等. 纳米银制备研究进展[j]. 材料导报, 2010, 24(21):139-143.

5. 计划与进度安排

（1）2022.12.19-2022.12.30：查阅文献资料，撰写开题报告；

（2）2022.01.02-2022.01.13：设计实验步骤及工艺；

（3）2022.02.20-2022.04.15：完成相关实验；

（4）2022.04.16-2022.05.15：结构表征及性能测试；