高AgNO_(3)浓度下多元醇法制备银纳米线及其形貌调控

高长径比银纳米线(AgNWs)符合其下游应用所需。提高AgNO_(3)浓度可提高AgNWs合成效率,但也同时增加了产物形貌可控难度。在高浓度AgNO_(3)条件下,采用两步多元醇法制备AgNWs。研究了Fe^(3+)与Cl^(-)以及聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分子量对AgNWs的尺寸及形貌的影响,并对第一步AgNO_(3)的添加浓度及添加速率等工艺条件进行优化,高效合成了直径71.0 nm、长度62.3μm、长径比877.3的AgNWs。通过扫描电镜、X射线衍射仪和紫外-可见分光光度计对样品进行表征及分析。结果表明,Fe^(3+)和Cl^(-)对AgNWs的形貌有着重要的影响,二者的协同作用促进了高长径比AgNWs的形成;此外,通过调节PVP分子量、第一步AgNO_(3)的添加浓度及添加速率,进一步认识了高AgNO_(3)浓度下AgNWs的生长机理,并获得了合成高长径比AgNWs的优化条件。

银纳米线的多元醇法制备工艺条件研究

采用多元醇法制备出均匀银纳米线,并详细讨论了温度、PVP与硝酸银物质的量比以及不同卤化物对银纳米线生长的影响。结果表明:当反应温度过低时,无法生成银纳米线,提高反应温度,银纳米线的长度增长;过高的反应温度会导致银纳米线长度不均匀,并降低银纳米线产率;适量的PVP可以促进银纳米线的生长,银纳米线的直径随PVP加入的物质的量的增加而减小;NaCl中Na^+没有去氧能力,CuCl_2中Cu^(2+)去氧能力比FeCl_3中的Fe^(3+)去氧能力强,Br^-促进了银单晶纳米立方块的生成。

银纳米线的侧向生长及其抑制研究

采用多元醇法,在不同温度,不同PVP滴加速度和加入量的条件下合成了银纳米线。利用XRD,UV-Vis,SEM和TEM对银纳米线及其侧向生长过程进行了观察和分析。UV-Vis表明银纳米线在纵向生长的同时发生了侧向生长。而且表示银纳米线侧向生长的紫外吸收光谱峰在银纳米线合成后期发生了明显的红移,由384nm红移至约388nm处,表明银纳米线合成后期直径迅速增长,银纳米线发生了快速的侧向生长。SEM研究表明银纳米线直径在反应前期(15~23min)只增加了20nm,而在反应后期(23~30min)银纳米线直径增加了近150nm,SEM观察结果与UV-Vis分析结论一致。同时还发现银纳米线直径不仅与晶种大小有关而且与银线外覆盖的银层厚度有关,银源以吸附在银线侧面的小银颗粒为附着点沿其侧面多点沉积导致了银纳米线的侧向生长;降低反应液温度(165℃降至155℃),降低PVP滴加速度(67mL·h^(-1)减小到49mL·h^(-1))以及减少银纳米线合成后期PVP加入量可抑制银纳米线的侧向生长,显著提高银纳米线长径比,银纳米线直径由200nm减小至100nm左右,长度仍保持在100μm以上。

Mn^(2+)作为控制剂对银纳米线的合成的影响

采用一步多元醇还原法以MnCl2和KBr复合金属盐为控制剂制备银纳米线。研究了Mn2+对银纳米线的尺寸和形貌的影响,并通过建立吸附模型对Mn2+在银纳米线生长过程中的影响方式进行了探讨。使用MnCl2和KBr作为控制剂时,在Mn2+浓度为(0.3~0.5)mmol/L得到的银线长径比和均匀性都相对较好,但是Mn2+浓度为0.5 mmol/L时会出现团聚现象。通过模拟Mn2+在银纳米线不同的晶面上的吸附作用,可得到Mn2+在银纳米线的生长合成过程中主要有两种作用:一是Mn2+能够使得更多的Ag+被还原为Ag,促进晶核的形成;二是Mn2+能够抑制(100)晶面的生长,而在(111)晶面上银原子大量堆积,使所得银线的长径比明显升高。

温控聚醇法制备银纳米线SERS基底研究

银纳米线是一种具有高SERS活性的纳米结构,本文详细研究了反应浓度对银纳米线结构的影响。研究结果表明,只有当反应温度超过160℃时,反应产物中才开始有银纳米线,并且随着反应温度的进一步升高,银纳米线直径逐渐减小,长径比逐渐增大,但当反应温度到达190℃以上时,银纳米线结构不稳定,有颗粒态等不同结构的纳米银出现在产物中。本文以孔雀石绿作为探针分子,考察不同结构银纳米线作为SERS基底的增强活性。结果显示,孔雀石绿的SERS信号强度表现出随银纳米线长径比的增大而升高,但SERS信号强度到达一定程度后又逐渐下降。这说明优化银纳米线的结构有利于获得高活性的SERS基底。