單質(zhì)納米線犧牲模板的回收及納米線組裝體的制備研究.pdf

1、模板法合成功能納米材料具有操作簡(jiǎn)單、產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和組分易于調(diào)控、易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，因而受到了科研工作者的廣泛關(guān)注。近年來(lái)，碲和銀納米材料由于具有良好化學(xué)反應(yīng)活性而被廣泛地用于模板合成具有中空、多孔以及核殼結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體、貴金屬以及碳材料等多功能納米材料。通過(guò)該方法制備的具有特殊結(jié)構(gòu)的功能納米材料在光電探測(cè)器、催化劑、生物醫(yī)療、傳感器、能源儲(chǔ)存等方面表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。盡管科研工作者已經(jīng)在碲和銀納米材料的制備以及模板合成功能納米材料

2、方面取得了許多重要進(jìn)展，但是碲和銀納米犧牲模板在反應(yīng)后以離子形式被廢棄的問(wèn)題卻一直被忽略了。如何實(shí)現(xiàn)犧牲模板的高效回收和再利用是目前降低模板反應(yīng)成本和減少環(huán)境污染問(wèn)題的關(guān)鍵。
　　本論文將著重闡述如何通過(guò)模板反應(yīng)制備多種功能納米材料以及碲和銀犧牲模板的回收和再利用研究。通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程將模板反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)生的碲和銀元素轉(zhuǎn)化成亞碲酸鈉和硝酸銀，然后分別通過(guò)水熱法和多元醇法實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的碲和銀納米線的再生。進(jìn)一步，利用郎格繆爾-布

3、吉特(LB)技術(shù)和旋凃組裝技術(shù)對(duì)再生的碲和銀納米線進(jìn)行了組裝，研究了其在柔性透明導(dǎo)電電極和光電探測(cè)器方面的應(yīng)用。取得的主要研究成果如下:
　　1、實(shí)現(xiàn)了模板合成功能納米材料過(guò)程中碲納米線犧牲模板的回收。以碲納米線為物理和化學(xué)模板制備碳納米纖維、核殼結(jié)構(gòu)的鉑/鈀@碳納米纖維、鉑納米管/納米顆粒復(fù)合物和鈀納米線等多種功能納米材料時(shí)，碲納米線通常被氧化刻蝕形成有毒的亞碲酸根離子，通過(guò)將簡(jiǎn)單的化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程和水熱合成過(guò)程相結(jié)合將以前作為廢棄

4、產(chǎn)物的碲元素重新制備成高質(zhì)量的超細(xì)碲納米線，并考察了不同反應(yīng)體系中碲元素的回收產(chǎn)率及碲納米線的理化性質(zhì)。進(jìn)一步，利用LB技術(shù)對(duì)碲和銀納米線進(jìn)行共組裝，并選擇性的將高反應(yīng)活性的碲納米線氧化刻蝕掉，成功制備了銀納米線柔性透明電極。考察了銀和碲納米線的不同比例對(duì)柔性透明電極的性能的影響，并對(duì)其機(jī)械穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。通過(guò)碲納米線犧牲模板的回收大大降低了透明電極的制各成本。
　　2、實(shí)現(xiàn)了模板合成功能納米材料過(guò)程中銀納米犧牲模板的回收和再生

5、，并利用銀納米線制備了柔性電致變色器件。通過(guò)電化學(xué)置換反應(yīng)，形貌可控的銀納米材料可以模板合成多種中空或多孔結(jié)構(gòu)的鉑、金等貴金屬納米材料并產(chǎn)生了氯化銀副產(chǎn)物。利用氨水洗滌將氯化銀與產(chǎn)物分離，再經(jīng)過(guò)水合肼的還原和硝酸的氧化可以回收得到硝酸銀。采用多元醇法可以將回收的硝酸銀制備成尺寸均一的銀納米線，并考察了不同反應(yīng)體系中銀元素的回收產(chǎn)率和再生銀納米線的理化性質(zhì)。以銀納米線作為導(dǎo)體，利用LB技術(shù)對(duì)銀納米線和氧化鎢納米線進(jìn)行共組裝制備了柔性電致變

6、色器件?？疾炝瞬煌壤难趸u和銀納米線組裝體對(duì)器件電致性能的影響以及器件的機(jī)械穩(wěn)定性。此外，我們還制備出具有良好響應(yīng)性能和穩(wěn)定性的“USTC”字樣、漸變顯示的薄膜器件和固體電致變色器件，表明該方法操作簡(jiǎn)單且易于調(diào)控。
　　3、利用旋涂組裝技術(shù)制備了宏觀有序的銀和碲納米線組裝體，并用于柔性透明電極和光電探測(cè)器件的制備。考察了轉(zhuǎn)速、納米線溶液的體積和濃度、組裝距離以及基底親疏水性對(duì)納米線組裝的影響。通過(guò)偏振光譜對(duì)納米線的有序性進(jìn)行了