+86-757-8128-5193

Näitus

Kodu > Näitus > Sisu

Rakendused Silver Nanowires läbipaistev läbiviimine Film ja elektrood Elektrokeemiline kondensaator

Abstraktne

Silver nanowire on võimalikud rakendused on läbipaistev läbiviimine film ja elektroodi elektrokeemilise kondensaatori tõttu suurepärane elektrijuhtivus. Läbipaistev läbi filmi (G-film) valmistati kate hõbe nanowires kohta klaasisubstraadi Meyer varda meetod, mis näitasid paremaid tulemusi kui süsinik-nanotorude ja graphene. Juhtivus G-film saab parandada, suurendades paagutustemperatuuril. Elektroodi elektrokeemilise kondensaatori (I-film) oli valmistatud läbi sama meetodit G-film indiumtinaoksiidist (ITO). CV kõverad I-film erinevate skaneerimine määr oli ilmne redoks piigid, mis näitas, et I-film eksponeeritud suurepärase elektrokeemiliste pseudocapacitance jõudluse ja hea pöörduvus ajal laadimise / tühjenemise protsess. Lisaks konkreetse mahtuvus I-film mõõdeti galvanostaatilise laadimise / tühjenemise eksperimente, mis näitab, et I-film eksponeerib kõrge eriline mahtuvuse ja suurepärase elektrokeemilise stabiilsust.

1. Sissejuhatus

Viimastel aastatel väärismetall nanomaterjalid, eriti hõbe nanomaterjaliga muutunud miskeskmes sest nende unikaalne füüsikaliste ja keemiliste omaduste, mis on laialt kasutatud katalüüsis [ 1 ], optilise, elektriliselt [ 2 , 3 ] ja antibakteriaalne [ 4 ] aladel. Nende seas erinevaid hõbe nanostruktuuride, nanowire on äratanud intensiivne jõud tänu oma kõrge sm juhtivus ja optilise läbilaskvuse. Nagu optoelekroonikaseadmetes muutunud väiksem ja kergem, on üha rohkem vaja tõhusat läbipaistev elektroodid. Kõige levinum materjal läbipaistvate elektroodide on indiumtinaoksiidist (ITO); aga ITO ei saa pidada sammu arengus optoelekroonikaseadmetes, sest tema kõrge hind, rabedust ja kriitilise ettevalmistamise protsessi. Kuigi inimesed on püüdnud kasutada muid materjale valmistada läbipaistev elektroodid, nagu süsiniknanotorud (CNTs) [ 5 - 8 ], graphene [ 9 - 11 ], ja läbiviimine polümeeri [ 12 - 14 ] seisneb probleem, kuidas saavutada suhe läbilaskvus on pindtakis- (RS) koguni ITO ikka ei saa lahendada. Seetõttu on paljud rühmad panna jõupingutusi metallist nanowires, eriti hõbe nanowires. Leem jt. [ 15 ] on toimitud hõbedast nanojuhtmed, kuna elektroodi päikesepatareid ja edasiandmine oli 89,3% madala Rs on / M². Alates sellest ajast, hõbe nanowire filmid on valmistatud Rod-pindamistehnikaga [ 16 ] ja Lõigata kate meetodit [ 17 ]. Seega, hõbe nanowire saab kasutada asendamist ITO tulevikus. Et veelgi vähendada Rs hõbedat nanowire film, Bergin jt. [ 18 ] meetodiga uuriti pikkus ja diameeter silver nanowires nende omadusi. Pikemad nanowires võib kaasa tuua väiksema Rs tõttu vähem seoseid nanowires. Seetõttu ettevalmistamisel ultralong nanowires on kiireloomuline küsimus. Peale pikendamisega nanowire parandada selle omadusi, Hu et al. kohaldatud mehaanilise pressimise meetodit, et vähendada vastupanu ristmike, mida saab teha ühendus hõbedast nanojuhtmed lähemale juhtiv suurenemise juhtivus [ 19 ]. Samuti leiti, et kattekihi kulla film on tõhus viis, mida saab teha pinna hõbe nanowire sile viib vähenemine ristmikul vastupanu. Zhu et al. [ 20 ] kasutatakse plasma ravi eemaldada polümeeriga kaetud pinnal hõbe nanowire ja keevitatud ristmikel, parandades tulemuslikkust hõbe nanowire film. Aga suurel kontakti takistus internanowires on ikka piiramine arengut hõbe nanowire filmide optilis ja elektroonilised seadmed.

Lisaks hõbe nanowire võib kasutada ka elektroode elektrokeemilise kondensaatori. Läbipaistev kondensaatorid on võimalik rakendada energia salvestamise [ 21 - 23 ]. Sorel et al. [ 24 ] valmistati läbipaistev kondensaator sprei katmist hõbe nanowires kohta polümeerkilede, mis eksponeeritud kondensaator omadused 1,1 uF / cm2. Kuid võrreldes teiste elektroodid kondensaator, konkreetsed mahtuvus oli palju väiksem. Panni et al. [ 25 ] leiti, et nanostruktureeritud tagasi elektroodi näitas suurepärast elektrokeemilise omadused ja hõbe nanowires võib oksüdeerida Ag 2 O moodustades Ag / Ag 2 O core-shell nanostruktuurides ajal elektrokeemilise protsessi [ 26 ]; Seega, hõbe nanowire on paljutõotav kandidaat elektrokeemilise kondensaatori.

Selles raamatus, me oleme valmis pikka hõbedast nanojuhtmed lihtsal viisil teatas meie eelmise tööga. Selle põhjal, läbipaistev läbiviimine film (G-film) ja elektroodi elektrokeemilise kondensaatori (I-film) olid valmistatud kattes hõbedast nanojuhtmed klaasil või ITO võrra ning nende omadusi uuriti. Suhet läbilaskvus ja R G-film arutati. Juhtivus G-film oli paranenud suurendades paagutustemperatuuril. By tsükliline voltamperomeetria galvanostaatilise laadimise / tühjenemise eksperimentides kondensaatori omadused I-film uuriti, mis näitab, et hõbe nanowire on kõrge ja stabiilne elektrokeemilise mahtuvuse mida saab kasutada materjalina elektroodi elektrokeemilise pseudocapacitance.

2. Eksperimentaalne

Hõbenitraat (AGNO 3 99 +%), naatriumkloriidi (NaCl), etüleenglükooli (EG), kontsentreeritud väävelhape (H 2 SO 4) ja vesinikperoksiid (H 2O 2) osteti kõik Nanjing Keemilised reaktiivid Co. Ltd polüvinüülpürrolidooni (PVP, K88) osteti Aladdin. Indiumtinaoksiidist (ITO) osteti Nanjing Chemical reaktiiv Co., Ltd.



Morphologies ja Energy Dispersive Spectrometer (EDS) silver nanowires mõõdeti skaneeriva elektronmikroskoobiga (SEM) (Sirionist, USA). RS hõbedat nanowire film mõõdeti nelja-sond tehnikat koos Keithley 2701 allikas meeter. UV-vis spektrid registreeriti poolt fiiberoptilist spektromeetri (PG2000, Ideaoptics Technology Ltd, Shanghai, Hiina). Elektrokeemiline mahtuvus vara hõbe nanowire elektroodi uuritakse läbi tsüklilise voltamperomeetria (CV) ja galvanostaatilise laadimise / tühjenemise mõõtmised elektrokeemilise tööjaama (CHI 760D, CH Instruments Co., Ltd.).

2.1. Ettevalmistamine Silver Nanowires

Silver nanowire valmistati meetodiga, teatas meie varasema töö [ 27 ]. Igas sünteesi, l ml EG lahus AGNO 3 (0,9 M) ja 0,6 ml EG NaCl lahusega (0,01 M) lisati viiakse 18,4 ml EG lahus PVP (0,286 M). Siis segu püstjahutiga 185 ° C juures 20 min. Pärast eespool protsesse, liig PVP ja EG eemaldati deioniseeritud vesi tsentrifuugimine 14000 pööret minutis 10 min, 3 korda.

2.2. Protseduur Silver filme Klaas ja ITO

Klaasi ja ITO substraatide raviti segu lahus kontsentreeritud väävelhapet ja vesinikperoksiidi all ultraheli 30 minutit, mis võib muuta need hüdrofiilse. Sel juhul ühtne film saab. Silver nanowires kaeti klaasil või ITO aluspinna ravi, kasutades Meyer varras ja seejärel kuumutati 150 ° C juures 20 min. Film saadud klaasisubstraadi sai nimeks G-film. Proovid 1-5 on G-filmide valmistatud 2 mM, 1,75 mM, 1,5 mM, 1 mM ja 0,5 mM hõbe nanowires lahus, vastavalt. Film saadud ITO sai nimeks I-film. Kahte liiki filme on erinevad omadused, sest erinevate substraatide.

3. Tulemused ja Arutelu

3.1. Morfoloogia Silver nanowire Film

Nagu on näidatud joonisel 1 , ühetaoline hõbe nanowire film valmistati Meyer varras. Pikkus kõige hõbe nanowire ületab 5 μ m, mis on piisavalt pikk, et ühendada võrku. Lisadiagrammil joonisel 1 on hõbe nanowire kolloidid. Värvi hõbe kolloide on kollakasvalge, mis on sarnane kõrgpuhaste hõbe nanowire kolloidid saadi pärast ristvoolufiltreerimise [ 28 ]. Valmistamine suure saagise ja pikk hõbe nanowires uuriti paljud rühmad; aga need reaktsioon protsessid tavaliselt kompleksi või raske kontrollida [ 29 , 30 ]. Ilma trahvi kontrolli reaktiivi kontsentratsiooni ja kasvu protsessis saadud hõbe nanowires on alati madal saagikus kaasas suurtes kogustes kõrvalsaadusi nagu nanocubes või nanokerasid kasvab isotroopne seemned, mis mõjutab omadusi hõbe nanowire filme.

3.2. Läbipaistev läbiviimine Film

Optiline läbilaskvus üle suure lainepikkuste vahemikus on oluline vara läbipaistev ja juhtivast film. Joonis 2 eksponeerib läbitusväärtused G-filmide erineva paksusega, mis olid valmistatud klaasist substraatide erinevates kontsentratsioonides hõbedat nanowires. Läbilask- Proovi 1 on 13%, mis on väga madal. Kui kontsentratsioon vähenes 2 mM kuni 0,5 mM, läbilaskvust proovid näitasid üha laialdasemalt ulatudes 31%, 58%, 62% ja 65% võrra. Lisaks võib näha joonisel 2 , et läbitusväärtused G-filmide hoida stabiilsena lähiinfrapunakiirguse piirkondades, mis on oluline päikesepatareid. Kuid läbilaskvust ITO vähenes 1100 nm kirjeldatud selle plasmonresonantsiga tipu 1300 nm [ 19 ]. Juhtivus G-filme mõjutab ka paksus film. Nagu on näidatud joonisel 2 , suurenemisele paksusest, Rs G-film langeb.

Nagu sissejuhatuses mainitud, see on suur probleem, et vähendada ristmikul vastupanu hõbedat nanowire film. Leidsime, et suurendada paagutustemperatuuril on ladus ja tõhus viis parandada juhtivus hõbe nanowire film. Nagu näidatud tabelis 1 , kui paagutustemperatuuril oli 150 ° C, Rs proovi 4 oli / m². Kasvav paagutustemperatuuril kuni 200 ° C, Rs langes / m². Kuna PVP kaetud pind silver nanowires lagundati osaliselt temperatuuril 200 ° C, pindade hõbe nanowires saab omavahel ühendada kaasnevad suuremad juhtivus [ 31 ]. Lisaks 200 ° C juures mõned hõbe nanowires saab kokku keevitatud. Kui paagutustemperatuuril oli 250 ° C, PVP oli peaaegu eemaldati ja enamik ühendussildadeks vahel hõbe nanowires sulatati Saadud alumises Rs koos / sq, mida võib näha joonisel 3 (a) . Kui paagutustemperatuuril oli 300 ° C, kuigi mõned hõbe nanowires olid katki, film ikka oli juhtiv võrgu madalama R ( / sq) on näidatud joonisel 3 (b) . Samas, kui õhem proov 5 oli paagutatud temperatuuril 300 ° C, paljud hõbe nanowires murti viib mittejuhtivad film mida saab näha joonisel 3 (d) . At 400 ° C, hõbeda nanowires proovi 4 olid peaaegu purustatud (joonisel 3 (c) ). Vastavalt ( 1 ) [ 20 ], saame arvutada mida saab hinnata tulemuslikkust läbipaistva läbiviimise film, seda suurem tähendab seda suurem suhe läbilaskvus Rs. Proovi 4 pärast töödeldi 300 ° C juures oli 116,5 mis on kõrgem kui süsiniknanotorukese [ 32 , 33 ] ja graphene [ 34 ]. Seega, G-filme on potentsiaali taotluse optoelekroonikaseadmetes:

3.3. Elektroodi elektrokeemiliste kondensaator

Tsükliline voltameetrias hindamiseks kasutatakse elektrokeemiliste omadustega I-film. Kõik need elektrokeemilise mõõtmised viiakse läbi 1,0 M KOH kasutades kolmeastmelist elektroodi süsteemi. Joonis 4 näitas CV kõverad I-film elektroodi skaneerimiskiirusel 10-100 mV s -1. CV kõver I-film eksponeerib kindlasti erinevad mahtuvus omadused elektrilöögi kaksikkihi mahtuvuse mis on ristkülikukujuline CV kõver. Märgatav redoks piik saab näha joonisel 4 rakendusteaduslikes potentsiaali -0,5 0,5 V versus Hg / HgO saadud redoksreaktsiooni vahel Ag ja Ag 2 O [ 35 ] kirjeldatud kui ( 2 ). Mahtuvus I-film erinevatel skaneerimiskiirustel saab hinnata ala suletud ringi. Muutused mahtuvus eri skaneerimiskiirustel tuleneda, et madalatel skaneerimiskiirustel; difusioon ioonide kogu reaktsiooni süsteem on piiramatu viib täieliku kasutamise hõbe nanowire elektroodide, samal ajal kõrge skaneerimiskiirustel, mahtuvus täidab kahekihiline või mitte Faraday käitumist nii, et hõbe ei ole täielikult oksüdeerunud või vähendada mille tulemusena vähenes kondensaatoril [ 36 ]. Tulemused näitavad, et I-film näitab suurepärast elektrokeemiliste pseudocapacitance jõudluse ja hea pöörduvus ajal laadimise / tühjenemise protsess:

Tavaliselt, hõbe kogeb vastupidine redoks leeliselises seisukorras. Esimeses etapis, Ag elektrokeemiliselt oksüdeeritud Ag 2 O poolt , Jättes veemolekuli ja kaks elektroni. In vastupidine suund, vee molekuli eraldati ja Nii, et Ag 2 O võimalik vähendada Ag poolt jätmine . Selle tulemusena hõbe nanowires teisendati Ag / Ag 2 O core-shell nanostruktuurides mis joonisel 5 (a) näitas. Teha kindlaks tootmiseks Ag 2 O protsessi kestel, EDS suure baas suurus (ligikaudu 5 μ m) läbiviimiseks. Joonisel 5 (b) , saame näha protsenti elemente. EDS spekter eksponeeritud et aatom suhe Ag ja O on vähem kui kaks. Põhjuseks on see, et allikad hapnik on Ag 2 O ja PVP, mis on kaetud pinnal hõbedast nanojuhtmed, ja tuum hõbedast nanojuhtmed on ikka Ag element. Seega katse tulemus on kooskõlas teooria ja näitab kujul Ag 2 O / Ag tuum-kest nanostruktuuride ajal laadimise / tühjenemise protsess.

On lineaarset seost skaneerimise kiirus ja vastust praegune vastavalt ( 3 ) [ 37 ], kus on voolutugevusest (mA); on mahtuvuse; on skaneerimise kiirus tsüklilise voltamperomeetria. Lisatud ala tsüklilise voltameetrias kõverat saab kasutada, et hinnata elektrokeemilise mahtuvuse. Konkreetne mahtuvuse arvutatakse ( 4 ), kus on ala aktiivse materjali (cm2):

Galvanostaatilise laadimise / tühjenemise eksperimendid tehti potentsiaalne aknas -0,5 kuni 0,5 V uurida konkreetse mahtuvusest I-film. Joonis 6 näitab galvanostaatilise laadimise / tühjenemise kõverad I-film voolutihedusel 0,5-6 mA cm -2. Nagu tabelis 2 näitas, konkreetsed mahtuvus I-film suurenenud 42,2-41,76 mF / cm2 kui voolutiheduse suurenes 0,5-3,0 mA / cm2, mis on ainult 1% lagunemine. Kuid konkreetsed mahtuvus I-film langes järsult kuni 27 mF / cm2 all 6,0 mA / cm2. Põhjuseks on see, et suurem voolutihedus tulemusi lühema ajaga redoksretsirkulatsiooni vahel Ag / Ag 2 O, nii et ioonid ei ole piisavalt aega, et difundeeruda elektrolüütide ja interfaasi [ 26 ]. Lisaks pinna nanowires on kaetud PVP, mis on ka mõju laadimise / tühjenemise määr [ 38 ]. Joonis 7 esitatud et mahtuvuse säilitamist I-film voolutihedusel 6. mA / cm2 võimalik saavutada 94,2% esialgsetest väärtus pärast 100 tsüklit. Selle tulemusena I-film elektrood on hea stabiilsus järjestiktsüklis.

4. järeldused

G-film ja I-film on valmistatud kattes hõbedast nanojuhtmed klaasil ja ITO võrra. Läbilask- G-film suurenenud vähenemisega paksusest G-film ja juhtivust saab parandada, suurendades paagutustemperatuuril omistamist eemalda PVP ja keevitada ristmike silver nanowires. Tulemused näitasid, et G-film oli kõrgem suhe läbilaskvus Rs omast süsiniknanotorukese ja graphene, mis on paljulubav asendamine ITO kohaldatud optoelektroonika- aladel. Lisaks CV kõverad I-film erinevate skaneerimine määr oli ilmne redoks tippu, mis näitavad oma head tulemused elektrokeemiliste pseudocapacitance ja hea pöörduvus ajal laadimise / tühjenemise protsess. Läbi galvanostaatilise laadimise / tühjenemise eksperimentides võib näha, et konkreetne mahtuvus I-film sõltub voolutihedus ja I-film eksponeerib kõrge elektrokeemilise stabiilsust. Madalatel voolutihedus, lagunemine konkreetse mahtuvus võib ignoreerida, kui kõrgel voolutihedus, konkreetsed mahtuvus lagunenud dramaatiliselt, sest lühikese aja difusioon ioone. Seega, hõbe nanowires on suur potentsiaal rakendusi optoelektroonika seadmetes.

Huvide konflikt

Autorid kinnitavad, et puudub huvide konflikt seoses avaldamise see paber.

Tänusõnad

See töö on toetatud NSFC all grant nr. 61307066, doktoriõppe Fund Haridus- Hiina all Toetused nos. 20110092110016 ja 20130092120024, Natural Science Foundation Jiangsu provintsi Grant nr. BK20130630, National Basic Research Program Hiina (973 Program) all grant nr. 2011CB302004 ja sihtasutuse Key Laboratory Micro-inertsiaalsed Instrument ja Advanced Navigation Technology, Haridus-, Hiina, alla andmine ei ole. 201204.



Kodu | Meie kohta | Tooted | Uudised | Näitus | Võtke meiega ühendust | Tagasiside | Mobiiltelefoni | XML | Main Page

TEL: +86-757-8128-5193  E-mail: chinananomaterials@aliyun.com

Guangdong Nanhai ETEB Technology Co., Ltd