高長(zhǎng)徑比高純納米銀線的制備

王 昀，陳雪梅

?

高長(zhǎng)徑比高純納米銀線的制備

王 昀，陳雪梅

(華東理工大學(xué) 超細(xì)粉末國(guó)家工程研究中心，上海 200237)

將多元醇還原法和晶種法相結(jié)合，以硝酸銀為銀源、乙二醇為還原劑和溶劑、聚乙烯吡咯烷酮為生長(zhǎng)導(dǎo)向劑，通過(guò)添加氯化銅作為晶型誘導(dǎo)劑引入晶種來(lái)制備高長(zhǎng)徑比高純納米銀線。探討晶型誘導(dǎo)劑濃度、PVP與AgNO3的摩爾比、晶種生長(zhǎng)時(shí)間以及體系攪拌速度等反應(yīng)條件對(duì)銀線形貌的影響。結(jié)果表明：在170 ℃下，當(dāng)CuCl2濃度為0.15 mmol/L、PVP與AgNO3的摩爾比為6:1、晶種生長(zhǎng)時(shí)間控制為10 min、攪拌速度為400 r/min時(shí)，可制取長(zhǎng)度超過(guò)50 μm、直徑介于80~100 nm、長(zhǎng)徑比超過(guò)500的納米銀線。

納米銀線；醇還原法；長(zhǎng)徑比

納米銀線是一種形貌規(guī)則、性能穩(wěn)定的一維金屬材料，其不僅具有金屬銀固有的優(yōu)異導(dǎo)電性能，還被賦予納米材料小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等性能，因此可廣泛應(yīng)用于各種透明導(dǎo)電材料，為實(shí)現(xiàn)柔性、可彎折 LED 顯示、觸摸屏等提供了可能[1?2]。相對(duì)傳統(tǒng)的傳統(tǒng)氧化銦錫(ITO)透明導(dǎo)電材料，納米銀線具有用量低、價(jià)格便宜等優(yōu)勢(shì)，被視為是最有可能替代ITO的柔性透明導(dǎo)電材料[3?4]。高長(zhǎng)徑比納米銀線在搭接導(dǎo)電通路時(shí)會(huì)產(chǎn)生更少的接觸點(diǎn)，在保證足夠?qū)щ娡返那疤嵯?，可以讓可?jiàn)光更多地透過(guò)材料，因此從柔性透明材料的透光性和導(dǎo)電性來(lái)考慮，薄膜制備時(shí)所添加的納米銀線需要較高的長(zhǎng)徑比[5]。

目前，制備納米銀線的方法有模板法、晶種法、溶劑熱法、靜電紡絲法、醇還原法等[6?10]。BARAKAT等[11]首先用靜電紡絲法制備出超長(zhǎng)銀納米線，該方法制備過(guò)程簡(jiǎn)單、易操作，且顯著增加了銀線的長(zhǎng)徑比，但是其所制備的納米線為多晶結(jié)構(gòu)，存在晶界、位錯(cuò)等缺陷，其力學(xué)性能較差，不宜用于制備柔性導(dǎo)體。SEOBH等[12]通過(guò)多次循環(huán)法制備的銀納米線，將每次得到的銀線通過(guò)清洗和離心制備成晶種，進(jìn)行多步循環(huán)增長(zhǎng)，制備出高長(zhǎng)徑比銀納米線，但是此方法步驟繁瑣，生產(chǎn)工藝時(shí)間很長(zhǎng)，難以進(jìn)行銀線的大量合成。為了簡(jiǎn)化工藝并快速得到大量純凈的納米銀線，多元醇還原法和晶種法逐漸受到研究者的青睞。

多元醇還原法具有制備工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)物純凈、原料易得等優(yōu)點(diǎn)，該方法利用乙二醇(EG)還原硝酸銀(AgNO3)，引入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作為生長(zhǎng)導(dǎo)向劑制取納米銀線[13?14]，但是醇還原法制備的銀線長(zhǎng)徑比較低(長(zhǎng)度20~25 μm，長(zhǎng)徑比低于200)。而晶種法則顯著提高了納米銀線的長(zhǎng)徑比，該方法引入Pt、Au、Cu等晶格常數(shù)接近Ag的金屬作為生長(zhǎng)晶種來(lái)制取銀線，但是，這些外加金屬會(huì)存在于最終的產(chǎn)物中難以去除，影響了銀線的透光性能[15?16]。本文作者將醇還原法和晶種法相結(jié)合，在體系中添加晶型誘導(dǎo)劑CuCl2與溶液中的AgNO3反應(yīng)生成AgCl前驅(qū)體，控制反應(yīng)條件使AgCl轉(zhuǎn)變成晶種并不斷吸附體系中的銀原子，從而獲得了高長(zhǎng)徑比高純的納米銀線。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑與儀器

所用試劑如下：乙二醇(分析純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn))；硝酸銀(分析純，上海化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn))；聚乙烯吡咯烷酮(分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn))；氯化銅(分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn))；無(wú)水乙醇(分析純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn))；丙酮(分析純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn))；去離子水(實(shí)驗(yàn)室自制)。

所用儀器如下：集熱式恒溫加熱磁力攪拌器(DF?101s，鞏義市予華儀器有限公司生產(chǎn))；恒溫磁力攪拌器(81-2，上海司樂(lè)儀器廠生產(chǎn))；分析天平(FA2004A，上海精天電子儀器有限公司生產(chǎn))；超速離心機(jī)(80-2，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司生產(chǎn))；X射線衍射儀(XRD，D/max2550V)；掃描式電子顯微鏡(SEM，JSM?6360LV)。

1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

在170 ℃下，將1.998 g PVP(平均相對(duì)分子量為40000)溶于10 mL乙二醇后置于100 mL三口燒瓶中加熱20 min，然后將10 mL一定濃度的CuCl2和AgNO3乙二醇溶液(保證等摩爾量的Ag+和Cl?)同時(shí)快速倒入三口燒瓶中，在一定攪拌速度下開(kāi)始晶種的制備，此過(guò)程中，體系會(huì)從乳白色慢慢變成灰色。

當(dāng)晶種制備進(jìn)行一定的時(shí)間后，將10 mL摩爾濃度為3 mmol/L的AgNO3乙二醇溶液快速倒入體系中，并保證相同的攪拌速度，反應(yīng)大約進(jìn)行20 min后 結(jié)束。

最后，將反應(yīng)所得產(chǎn)物在4000 r/min轉(zhuǎn)速下離心30 min，倒去上層清液，將下層沉淀分散于無(wú)水乙醇中，并用丙酮和去離子水清洗3~4次便可得到純凈的納米銀線。

2 結(jié)果與分析

2.1 納米銀線形成過(guò)程

納米銀線的整個(gè)形成過(guò)程分為兩個(gè)階段：晶種的形成和銀線的定向生長(zhǎng)。

1) 晶種的形成

在PVP的乙二醇熱溶液中，加入一定濃度的CuCl2和AgNO3反應(yīng)生成AgCl，AgCl隨著反應(yīng)的進(jìn)行緩慢地釋放出Ag+,同時(shí)體系中乙二醇在170℃下不斷將Ag+還原成Ag原子。Ag原子通過(guò)布朗運(yùn)動(dòng)不斷聚集成Ag原子團(tuán)簇，當(dāng)原子團(tuán)簇?cái)?shù)目超過(guò)溶液的過(guò)飽和濃度時(shí)便會(huì)緩慢成核形成晶種[17],過(guò)程如反應(yīng)式(1)~(4)所示：

CuCl2+2AgNO3→2AgCl+Cu(NO3)2(1)

AgCl→Ag++Cl?(2)

2) 銀線的定向生長(zhǎng)

晶種形成后，體系中生長(zhǎng)導(dǎo)向劑PVP分子吸附于晶種的(100)晶面族上，只暴露出(111)晶面族，從而使(111)晶面表面能很高[18?20]。此時(shí)在體系中快速倒入AgNO3銀源，銀原子便不斷吸附在晶種的(111)晶面上定向生長(zhǎng)成高長(zhǎng)徑比的納米銀線。

2.2 產(chǎn)物的表征

圖1(a)所示為在CuCl2濃度為0.15 mmol/L，PVP和AgNO3的摩爾比為6:1，晶種生長(zhǎng)時(shí)間為10 min，攪拌速度為400 r/min等條件下得到的納米銀線產(chǎn)物的SEM像，由此可以看出本方法制備的納米銀線形貌規(guī)整，尺寸均一，長(zhǎng)度超過(guò)50 μm，有著較高的長(zhǎng)徑比。

圖1(b)所示為銀線產(chǎn)物的X射線衍射譜。圖1(b)可以看到在2=38.3°，44.4°，64.5°和77.4°都出現(xiàn)了衍射峰，分別對(duì)應(yīng)了金屬銀面心立方結(jié)構(gòu)(FCC)的(111)，(200)，(220)，(311)晶面,除了金屬銀的4個(gè)衍射峰外沒(méi)有出現(xiàn)其他雜質(zhì)峰，說(shuō)明納米銀線純度很高。根據(jù)圖譜可以看出(111)和(200)晶面的衍射強(qiáng)度比約為4:1，遠(yuǎn)大于理論值的2.5:1，造成這種現(xiàn)象的原因是納米銀線是沿著(111)晶面進(jìn)行定向生長(zhǎng)。

圖1 納米銀線的SEM像和XRD譜

2.3 工藝條件對(duì)納米銀線形貌的影響

2.3.1 PVP與AgNO3的摩爾比

PVP分子在納米銀線的制備中起到導(dǎo)向的作用，決定著銀原子能否定向吸附在晶種上，因此PVP的濃度影響著產(chǎn)物的形貌。圖2所示為不同PVP與AgNO3摩爾比下制備的納米銀線SEM像。如圖2(a)所示，當(dāng)PVP與AgNO3摩爾比為4:1時(shí)，產(chǎn)物呈現(xiàn)無(wú)規(guī)則的形貌。隨著PVP濃度的增加，納米銀線的形貌逐漸變得規(guī)整，產(chǎn)物中顆粒的數(shù)量減少，銀線的長(zhǎng)度也逐漸增加。而當(dāng)PVP濃度過(guò)高時(shí)，納米銀線的長(zhǎng)度降低，并在局部出現(xiàn)尺寸較大的顆粒，如圖2(d)所示。

由此可見(jiàn)，調(diào)節(jié)PVP與AgNO3摩爾比可以有效的控制納米銀線的長(zhǎng)徑比及形貌。當(dāng)PVP濃度過(guò)低時(shí)，在體系中包裹晶種的PVP分子太少，不足以包覆(100)面，使得晶種側(cè)面也可以吸附銀原子，導(dǎo)致納米銀線在單向生長(zhǎng)時(shí)側(cè)面也在生長(zhǎng)，形成無(wú)規(guī)則的形貌。當(dāng)PVP濃度過(guò)高時(shí)，晶種表面吸附過(guò)量的PVP分子，阻礙了晶種與銀原子的接觸，導(dǎo)致銀線長(zhǎng)度降低，此外，部分晶種的(111)晶面也被過(guò)量PVP分子包覆，不能吸附銀原子便形成大尺寸顆粒。所以只有合適的PVP與AgNO3摩爾比才能保證納米銀線的單向生 長(zhǎng)[21]。

2.3.2 晶型誘導(dǎo)劑的濃度

CuCl2作為晶型誘導(dǎo)劑與AgNO3反應(yīng)生成晶種的前驅(qū)體，其濃度對(duì)晶種的形成以及最終納米銀線的形貌均有著重要的影響。圖3所示為添加不同濃度CuCl2時(shí)制備的銀線的SEM像。由圖3(a)可看出，在沒(méi)有添加晶型誘導(dǎo)劑的條件下，產(chǎn)物中沒(méi)有銀納米線的產(chǎn)生，只有較短的納米棒以及一些無(wú)規(guī)形貌存在。綜合比較圖3(b)~(d)可以看出，隨著CuCl2濃度的增加，產(chǎn)物中納米銀線的形貌趨于規(guī)整，長(zhǎng)徑比逐漸增加。但是當(dāng)濃度過(guò)高時(shí)，產(chǎn)物中納米銀線不僅長(zhǎng)度降低，并且出現(xiàn)大量小顆粒，影響了產(chǎn)物中銀線的含量。

CuCl2晶型誘導(dǎo)劑在制備納米銀線過(guò)程中起到兩個(gè)作用：一方面，提供Cl?形成AgCl作為晶種形成的前驅(qū)體，因此，CuCl2的濃度決定著晶種的數(shù)量；另一方面，銀線生長(zhǎng)過(guò)程中，高活性的晶種和銀原子表面容易吸附O2分子，導(dǎo)致二者接觸困難，CuCl2可以產(chǎn)生Cu2+/Cu+離子對(duì)去除表面的O2，保證了銀原子在晶種上的單向生長(zhǎng)[22?24]，具體原理可由反應(yīng)式(5)、(6)描述：

2CH3CHO+2Cu2+→2Cu++CH3CO?COCH3(5)

2Cu++O-→2Cu2++O2?(6)

由此可知，CuCl2的濃度對(duì)控制納米銀線的純度和形貌起到重要的作用。當(dāng)體系中沒(méi)有添加晶型誘導(dǎo)劑時(shí)，此時(shí)沒(méi)有晶種生成，外加銀源便會(huì)在布朗運(yùn)動(dòng)的作用下隨意堆積延伸而形成無(wú)規(guī)則的形狀。當(dāng)CuCl2的濃度過(guò)低時(shí)，產(chǎn)生的Cu2+/Cu+離子對(duì)數(shù)量較少，不能完全去除晶種和銀原子表面的O2，阻礙了晶種吸附溶液中的銀原子，導(dǎo)致納米銀線的長(zhǎng)度較短。而當(dāng)CuCl2濃度過(guò)高時(shí)會(huì)形成大量的晶種，此時(shí)晶種在單向生長(zhǎng)過(guò)程中缺乏足夠的銀原子導(dǎo)致銀線長(zhǎng)度降低，并且過(guò)多的晶種容易相互團(tuán)聚在一起形成小的納米銀顆粒依附在銀線上[25]。因此，只有控制合適的晶型誘導(dǎo)劑濃度才能制備高純高長(zhǎng)徑比的納米銀線。

圖2 不同PVP和AgNO3摩爾比制備納米銀線的SEM像(CuCl2的濃度為0.15 mmol/L，攪拌速度為400 r/min以及晶種生長(zhǎng)時(shí)間為10 min)

圖3 不同濃度CuCl2生成的銀線SEM像(PVP和AgNO3的摩爾比為6，攪拌速度為400 r/min以及晶種生長(zhǎng)時(shí)間為10 min)

2.3.3 體系攪拌速度

體系的攪拌速度會(huì)影響溶液中各反應(yīng)物質(zhì)的傳遞，從而影響到納米銀線的形貌。圖4所示為不同攪拌速度下得到納米銀線的SEM像。由圖4(a)可以看到，當(dāng)攪拌速度為0時(shí)，產(chǎn)物中絕大部分結(jié)構(gòu)為直徑在1~4 μm的無(wú)規(guī)大顆粒，銀線含量很低。隨著攪拌速度的增加，制備的納米銀線形貌趨于規(guī)整，長(zhǎng)徑比也隨之提高。但是當(dāng)攪拌速度過(guò)高時(shí)，雖然得到較高長(zhǎng)徑比的納米銀線，但是銀線上吸附著較大尺寸的顆粒，影響了產(chǎn)物的整體形貌，如圖4(d)所示。

納米銀線生長(zhǎng)過(guò)程中體系的攪拌速度會(huì)影響到溶液中的O2傳遞和銀原子傳遞，導(dǎo)致銀線形貌的差異。當(dāng)體系的攪拌速度為0時(shí)，銀原子在體系中不能得到很好的擴(kuò)散，晶種與銀原子之間接觸困難，局部過(guò)量的銀原子便相互碰撞聚集成大尺寸的顆粒。隨著攪拌速度的增加，攪拌的均化效果阻礙了銀原子在溶液中的劇增[26]，此時(shí)晶種與銀原子之間充分接觸，因此得到的銀線產(chǎn)物形貌規(guī)整。而太過(guò)強(qiáng)烈的攪拌會(huì)增加部分晶種與O2的接觸，O2的吸附導(dǎo)致這些晶種上不能吸附銀原子進(jìn)行單向生長(zhǎng)，便會(huì)形成小顆粒依附在周?chē)y線上。所以，合適的體系攪拌速度可以避免產(chǎn)物中顆粒的存在，提高銀線的純度。

2.3.4 晶種生長(zhǎng)時(shí)間

晶種的生長(zhǎng)時(shí)間對(duì)納米銀線的形貌也會(huì)產(chǎn)生影響。圖5所示為不同晶種生長(zhǎng)時(shí)間得到納米銀線的SEM像。從圖5可以看出，當(dāng)晶種生長(zhǎng)時(shí)間在5 min，所得銀線長(zhǎng)度聚集在20~30 μm，直徑介于150~200 nm，長(zhǎng)徑比低于200；當(dāng)晶種生長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)15 min，銀線長(zhǎng)徑比介于200~350(長(zhǎng)度在20~30 μm,直徑在80~100 nm)；只有當(dāng)晶種生長(zhǎng)時(shí)間在10 min左右時(shí)，得到的銀線長(zhǎng)徑比高達(dá)500~600(長(zhǎng)度介于50~60 μm，直徑在80~100 nm)且尺寸最均勻，純度最高。綜合SEM像，可以看到當(dāng)晶種生長(zhǎng)時(shí)間較短時(shí)，銀線長(zhǎng)度短直徑較大，隨著晶種生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，納米銀線開(kāi)始慢慢變細(xì)長(zhǎng)，但當(dāng)時(shí)間超過(guò)一定值時(shí)，銀線的長(zhǎng)度開(kāi)始變短。

晶種生長(zhǎng)時(shí)間對(duì)納米銀線長(zhǎng)徑比的影響的原因在于晶種的形成需要一定的時(shí)間。當(dāng)晶種生長(zhǎng)時(shí)間過(guò)短時(shí)，前驅(qū)體向晶種的轉(zhuǎn)變還沒(méi)有完全結(jié)束，此時(shí)晶種的尺寸較大并且存在一些未轉(zhuǎn)化成晶種的雜質(zhì)銀核，因此制備得到的納米銀線呈粗短狀，并且混有大尺寸顆粒。隨著晶種生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，晶種轉(zhuǎn)變過(guò)程完成，并且晶種在PVP和Cu2+/Cu+離子對(duì)的作用下形成小尺寸且穩(wěn)定的形貌，可以保證銀源在晶種上的單向生長(zhǎng)，因此形成高長(zhǎng)徑比的納米銀線。但是當(dāng)晶種時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，晶種在體系中長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有吸附銀原子，便會(huì)相互團(tuán)聚形成小的納米銀顆粒，影響了產(chǎn)物的整體形貌。

圖4 不同攪拌速度下得到銀線的SEM像(PVP和AgNO3的摩爾比為6，CuCl2的濃度為0.15 mmol/L，晶種生長(zhǎng)時(shí)間為10 min)

圖5 不同晶種生長(zhǎng)時(shí)間得到銀線的SEM像(PVP和AgNO3的摩爾比為6，CuCl2的濃度為0.15 mmol/L以及400 r/min的攪拌速度)

3 結(jié)論

1) 結(jié)合醇還原法和晶種法制備納米銀線，不僅顯著提高了納米銀線的長(zhǎng)徑比，還避免了產(chǎn)物中顆粒,納米棒等結(jié)構(gòu)，提高了納米銀線的純度。

2) 通過(guò)實(shí)驗(yàn)找到制備高長(zhǎng)徑比高純納米銀線的最佳工藝條件：在170 ℃下、當(dāng)CuCl2濃度為0.15 mmol/L、PVP與AgNO3的摩爾濃度比為6、晶種生長(zhǎng)時(shí)間控制為10 min、攪拌速度為400 r/min時(shí)，10~20 min就可得到長(zhǎng)徑比超過(guò)500(直徑80 nm，長(zhǎng)度50 μm)且高純規(guī)整的納米銀線。

[1] AURANG P, DOGANAY D, BEK A. Silver nanowire networks as transparent top electrodes for silicon solar cells[J]. Solar Energy, 2017, 141: 110?117.

[2] YANG Li-shan, GU Xiao-hu. Controlled synthesis of one-dimensional Au-Ag porous nanostructures[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2014, 24(6): 1807?1812.

[3] 段莎莎, 張 玲, 李春忠. 銀納米線基柔性導(dǎo)電材料的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)材料進(jìn)展, 2016(7): 545?551, 544. DUAN Sha-sha, ZHANG Ling, LI Chun-zhong. Research progress of silver nanowire-based flexible conductive[J]. Chinese Journal of Materials, 2016(7): 545?551, 544.

[4] NISHI N, OKAMOTO Y, OSHITA M. Effects of pulse duration on removal characteristics of silver nanowire transparent conductive film by nanosecond pulsed laser[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2017, 240: 255?261.

[5] 張雅娟. 常見(jiàn)柔性基底薄膜性能探討[J]. 河南科技, 2012, 6(18): 67?119. ZHANG Ya-juan. Discussion on properties of common flexible substrate films[J]. Henan Science and Technology, 2012, 6(18): 67?119.

[6] YANG Rui, SUI Chun-hong, Gong Jian, QU Lun-yu. Silver nanowires prepared by modified AAO template method[J]. Materials Letters, 2007, 61(3): 900?903.

[7] ZHENG Xiao-jun, JIANG Zhi-yuan, XIE Zhao-xiong, ZHANG Shu-hong, MAO Bing-wei ZHENG Lan-Sun. Growth of silver nanowires by an unconventional electrodeposition without template[J]. Electrochemistry Communications, 2007, 9(4): 629?632.

[8] DUAN Ya-hui, DUAN Yu, CHEN Ping, TAO Ye, TANG Yong-qiang, ZHAO Yi. High-performance flexible Ag nanowire electrode with low-temperature atomic-layer-deposition fabrication of conductive-bridging ZnO film[J]. Nanoscale Research Letters, 2015, 10(1): 1?6.

[9] JANA N R, GEAREART L, MURPHY C J. Wet chemical synthesis of silver nanorods and nanowires of controllable aspect ratio electronic supplementary information (ESI) available: UV-VIS spectra of silver nanorods[J]. Chemical Communications, 2001(7): 617?618.

[10] KYLEE E K, SARA E S, XIA Y N. Rapid synthesis of silver nanowires through a CuCl-or CuCl2-mediated polyol process[J]. Journal of Materials Chemistry, 2008, 18(4): 437?441.

[11] BARAKAT N A, WOO K D, KANJWAL M A. Surface plasmon resonances, optical properties, and electrical conductivity thermal hystersis of silver nanofibers produced by the electrospinning technique[J]. Langmuir, 2008, 24(20): 11982?11987.

[12] SEOBH L S, HWANLKO S. Very long Ag nanowire synthesis and its application in a highly transparent, conductive and flexible metal electrode touch panel[J]. Nanoscale, 2012, 4(20): 6408?6414.

[13] 夏興達(dá), 楊兵初, 張 祥. 多元醇熱法制備銀納米線及其在透明導(dǎo)電薄膜中的應(yīng)用[J]. 功能材料, 2016, 47(5): 91?95. XIA Xing-da, YANG Bing-chu, ZHANG Xiang. Preparation of silver nanowires by polyalcohol thermal method and its application in transparent conducting films[J]. Functional Materials, 2016, 47(5): 91?95.

[14] WANG Yong-guang, WANG Xiang-yu, SUN Bo, TANG Shao-chun, MENG Xiang-kang. Concentration-dependent morphology control of pt-coated-Ag nanowires and effects of bimetallic interfaces on catalytic activity[J]. Journal of Materials Science & Technology, 2016, 32(1): 41?47.

[15] WANG Shang, TIAN Yan-hong, DING Su, HUANG Yi-long. Rapid synthesis of long silver nanowires by controlling concentration of Cu2+ions[J]. Materials Letters, 2016, 172: 175?178.

[16] SCHUETTE W M, BUHRO W E. Silver chloride as a heterogeneous nucleant for the growth of silver nanowires[J]. ACS Nano, 2013, 7(5): 3844?3853.

[17] 易學(xué)華. 液態(tài)金屬銅Cu凝固過(guò)程中團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的形成以及成核生長(zhǎng)特性的模擬[J]. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào), 2015(10): 2863?2870. YI Xue-hua. Formation of cluster structure and simulation of nuclear growth properties for solidification of liquid Cu[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2015(10): 2863?2870.

[18] WANG Cheng, CHENG Bai-song, ZHANG Hai-chuan, WAN Peng-bo, LUO Liang, KUANG Yun, SUN Xiao-ming. Probing the seeded protocol for high-concentration preparation of silver nanowires[J]. Nano Research, 2016, 9(5): 1532?1542.

[19] YAN-Yang, CHEN Ke-bin, LI Hao-ran. Capping effect of reducing agents and surfactants in synthesizing silver nanoplates[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2014 (11): 3732?3738.

[20] DAE-GON KIMA, JIWAN KIMB,SEUNG-BOO JUNGA, YOUNG-SUNG KIMC, JONG-WOONG KIMD.Electrically and mechanically enhanced Ag nanowires-colorless polyimide composite electrode for flexible capacitive sensor[J]. Applied Surface Science, 2016, 380: 223?228.

[21] 彭勇宜, 徐國(guó)鈞, 周劍飛. 銀納米線的側(cè)向生長(zhǎng)及其抑制研究[J]. 光譜學(xué)與光譜分析, 2016, 36(6): 1656?1661. PENG Yong-yi, XU Guo-jun, ZHOU Jian-fei. Lateral growth of silver nanowires and its inhibition[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2016, 36(6): 1656?1661.

[22] COBLEY C M, RYCENGA M, ZHOU F, LI Z Y, XIA Y N. Etching and growth: an intertwined pathway to silver nanocrystals with exotic shapes[J]. Angewandte Chemie (International Edition in English), 2009(26).

[23] WILEY B, HERRICKS T, SUN Y G, XIA Y N. Polyol synthesis of silver nanoparticles: Use of chloride and oxygen to promote the formation of single-crystal, truncated cubes and tetrahedrons[J]. Nano Letters, 2004, 4(9): 1733?1739.

[24] HWANGA J, SHIMA Y, YOONA S M, LEE S H, PARK S H. Influence of polyvinylpyrrolidone (PVP) capping layer on silver nanowire networks: Theoretical and experimental studies[J]. RSC Advances, 2016, 6(37): 30972?30977.

[25] XIONG Yu-jie, XIA You-nan. Shape‐controlled synthesis of metal nanostructures: The case of palladium[J]. Advanced Materials, 2007, 19(20): 3385?3391.

[26] AMIRJANI A, MARASHI P, FATMEHSARI D H. The effect of agitation state on polyol synthesis of silver nanowire[J]. International Nano Letters, 2016, 6(1): 41?44.

(編輯 王 超)

Preparation of high aspect ratio and high purity silver nanowires

WANG Yun, CHEN Xue-mei

(East China University of Science and Technology, National Engineering Research Center of Ultrafine Power, Shanghai 200237, China)

Silver nanowires (AgNWs) with high aspect ratio and high purity was produced by polyol method combined with seed-growth through employing process with ethylene glycol as solvent and reducing agent, silver nitrate as silver source, polyvinyl pyrrolidone (PVP) as wire-directing agent and copper chloride (CuCl2) as seed inducer. The effects of the concentration of seed inducer, the molar ratio of polyvinyl pyrrolidone (PVP) to silver nitrate (AgNO3), time of seed-growth and the stirring rate on the morphology and size of AgNWs were investigated. The results show that AgNWs with length over 50 μm, diameter ranging from 80?100 nm and aspect ratio over 500 are prepared when the concentration of CuCl2is 0.15 mmol/L, the molar ratio of PVP to AgNO3is 6, the growing time of seed is 10min and the stirring speed is 400 r/min at 170 ℃.

silver nanowire; polyol process; aspect ratio

Project(222201717010) supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities, China

2016-10-12;

2017-04-28

CHEN Xue-mei; Tel: +86-13601845870; E-mail: xmchen@ecust.edu.cn

10.19476/j.ysxb.1004.0609.2017.11.18

1004-0609(2017)-11-2322-07

TG146.3

A

中共高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)基金資助(222201717010)

2016-10-12；

2017-04-28

陳雪梅，副教授；電話：13601845870；E-mail：xmchen@ecust.edu.cn