+86-757-8128-5193

Izstāde

Mājas > Izstāde > Saturs

Pieteikumi Silver nanovadi uz pārredzamiem Diriģēšanas filmu un elektrodu elektroķīmisko Capacitor

abstrakts

Sudraba nanovadu ir potenciālie pieteikumus par caurspīdīgu vada strāvu filmu un elektrodu elektroķīmisko kondensatora pateicoties tās lieliskajām vadītspēju. Caurspīdīga veicot filmu (G-film) sagatavoja pārklājumu sudraba nanovadus uz stikla pamatnes, izmantojot Meyer stienis metodi, kas izstādīti labāku sniegumu, nekā oglekļa nanocaurulītes un graphene. Ar G-plēves vadītspēja var uzlabot, palielinot aglomerācijas temperatūrai. Elektrods no elektroķīmiskās kondensatora (I-plēves) tika izgatavotas, izmantojot to pašu metodi, ar G-plēve uz indija alvas oksīda (ITO). CV līknes I-filmas ar dažādiem skenēšanas ātrumu bija acīmredzamas reducēšanās virsotnes, kas liecināja, ka I-filma izstādīti izcilu elektroķīmisko pseudocapacitance sniegumu un labu atgriezeniskumu uzlādes / izlādes procesa laikā. Turklāt īpašs kapacitātes I-filma tika mērīta ar galvanostatiskās eksperimentiem uzlādes / izlādes, norādot, ka I-filma piemīt augsts īpašu kapacitātes un izcilu elektroķīmisko stabilitāti.

1. Ievads

Pēdējos gados, noble metāla nanomateriāli, īpaši sudrabs nanomateriāls kļūt centrā pētījumu, jo to unikālo fizikālās un ķīmiskās īpašības, kas ir plaši izmantoti katalīzes [ 1 ], optiskās, elektriskās [ 2 , 3 ], un antibakteriāls [ 4 ] apgabali. Starp šiem dažādajiem sudraba nanostruktūru, nanovadu piesaistīja spēcīgu spēku, jo tās augsto dc vadītspēju un optisko caurlaidību. Kā optoelektroniskās ierīces kļūst mazākas un vieglākas, arvien pieaug nepieciešamība pēc efektīvām caurspīdīgiem elektrodiem. Visizplatītākais materiāls caurspīdīgiem elektrodiem ir indija alvas oksīda (ITO); Tomēr, ITO nevar iet kopsolī ar attīstību optoelektroniskās ierīces, jo tās augsto izmaksu, trausluma un kritisko sagatavošanas procesā. Lai gan cilvēki ir mēģinājuši izmantot citus materiālus, lai izgatavot pārredzamus elektrodi, piemēram, oglekļa nanocaurulītes (CNTs) [ 5 - 8 ], graphene [ 9 - 11 ], un kas veic polimēru [ 12 - 14 ], problēmu, ka, kā to sasniegt attiecība caurlaidība uz plēves pretestību (RS) augsta kā ITO joprojām nevar atrisināt. Tāpēc daudzas grupas ielieciet centienus uz metāliskām nanovadu, īpaši sudraba nanovadu. Leem et al. [ 15 ], ir pionieris sudraba nanovadus kā elektroda ar saules baterijas, un caurlaidība no tā bija 89,3%, ar zemu rs / Kv. Kopš tā laika, sudraba nanovadu filmas ir izgatavots, rod-pārklājuma metodi [ 16 ] un kastrēt-pārklājuma metodi [ 17 ]. Tāpēc, sudraba nanowire var izmantot kā aizstājēju no ITO turpmāk. Lai vēl vairāk samazinātu rs sudraba nanovadu filmas, Bergin et al. [ 18 ] pētīja sekas garuma un diametra sudraba nanovadu par to īpašībām. Garākas nanovadi var izraisīt zemāku R, jo mazāk savienojumiem starp nanovadu. Tāpēc, sagatavojot ultralong nanovadu ir aktuāla. Izņemot paildzinot nanovadu, lai uzlabotu tā īpašības, Hu et al. piemēro mehānisko spiešanas metodi, lai samazinātu pretestību krustojumiem, kas var padarīt savienojums sudraba nanovadu tuvāk vadošais pieaugumam no vadītspēja [ 19 ]. Viņi arī konstatēja, ka pārklājot zeltu filmas ir efektīvs veids, kas var padarīt virsma sudraba nanovadu gludu rezultātā samazinoties krustojuma pretestību. Zhu et al. [ 20 ] lietots plazmas apstrādes, lai noņemtu polimēru pārklātu uz virsmas sudraba nanovadu un metinātu savienojumos, lai uzlabotu veiktspēju sudraba nanovadu plēves. Tomēr liela kontakta pretestība internanowires joprojām ierobežojums attīstības sudraba nanovadu filmu optoelektroniskās un elektroniskās ierīces.

Bez tam, sudraba nanowire var izmantot arī kā elektrodiem elektroķīmiskās kondensators. Caurspīdīgi kondensatori ir potenciālo pieteikumu par enerģijas uzglabāšanu [ 21 - 23 ]. Sorel et al. [ 24 ] sagatavojusi pārskatāmu kondensators ar aerosola apvalks sudraba nanovadu par polimēra plēves, kas izstādīti kondensatoru īpašības ar 1,1 UF / cm 2. Tomēr, salīdzinot ar citām elektrodiem kondensators, īpašais kapacitātes bija daudz zemāks. Panoramējot et al. [ 25 ] konstatēts, ka nanostrukturēta atpakaļ elektrodu parādīja lielisku elektroķīmiskās īpašības, un sudraba nanovadi var oksidējas līdz Ag 2 O veidojot AG / Ag 2 O core-shell nanostruktūras elektroķīmiskās procesa laikā [ 26 ]; Tāpēc, sudraba nanovadu ir daudzsološa kandidāts elektroķīmiskās kondensators.

Šajā rakstā mēs gatavi ilgi sudraba nanovadus ko ziņots mūsu iepriekšējā darbā vienkāršu metodi. Pamatojoties uz šo, caurspīdīgs diriģēšana plēve (G-film) un elektrodu no elektroķīmiskās kondensatora (I-filma), tika izgatavots, pārklājot sudraba nanovadus uz stikla vai ITO, attiecīgi, un to īpašības tika pētītas. tika apspriesta saistība starp caurlaidību un R G-filmas. Par G-filmas vadītspēja tika uzlabota, palielinot apdedzināšanas temperatūru. Ar ciklisko voltammetry un galvanostatiskās uzlādes / izlādes eksperimentiem, kondensatora īpašības I-filmas tika pētīti, norādot, ka sudraba nanovadu ir augsta un stabila elektroķīmisko kapacitātes, ko var izmantot kā materiālu elektrodu no elektroķīmiskās pseudocapacitance.

2. Eksperimentālā

Sudraba nitrāta (Agno 3 99 +%), nātrija hlorīds (NaCl), etilēna glikola (EG), koncentrētas sērskābes (H 2 SO 4) un ūdeņraža peroksīdu (H 2 O 2) visi bija iepirkti no Nanjing ķīmisko reaģentu Co. , SIA polivinilpirolldons (PVP, K88) iegādājās no Aladdin. Indija alvas oksīda (ITO) tika iegādāts no Nanjing ķīmisko reaģentu Co., Ltd.



Par morphologies un enerģētikas izkliedējošs spektrometrs (EDS) sudraba nanovadi tika mērīts ar skenējošo elektronu mikroskopu (SEM) (Sirion, ASV). Par sudraba nanovadu filmu Rs tika mērīta ar četru zondes tehniku ar Keithley 2701 avota metru. UV-vis spektri tika reģistrēti ar šķiedru optikas spektrometru (PG2000, Ideaoptics Technology Ltd, Shanghai, China). Elektroķīmiskā kapacitātes īpašums sudraba nanovadu elektroda tiek pētīta caur ciklisko voltammetry (CV) un galvanostatiskās uzlādes / izlādes mērījumi, izmantojot elektroķīmiskās darbstacijas (CHI 760D, CH Instruments Co., Ltd.).

2.1. Sagatavošana Silver nanovadi

Silver nanovadu sagatavoja metodi ziņots mūsu iepriekšējā darbā [ 27 ]. Katrā sintēzi, l mL EG šķīdumu Agno 3 (0,9 m) un 0,6 mL EG šķīdumu NaCl (0,01 M) tika pievienota vērā 18,4 mL EG risināšanā PVP (0,286 M). Pēc tam maisījums tika refluxed pie 185 ° C temperatūrā 20 min. Pēc iepriekšminētajiem procesiem, lieko PVP un EG tika atcelti, pievienojot dejonizētu ūdeni centrifugējot pie 14000 apgriezieniem 10 min, 3 reizes.

2.2. Kārtība Silver Films uz stikla un ITO

Stikla un NPO substrāti izturējās maisījuma šķīdumu koncentrētas sērskābes un ūdeņraža peroksīdu saskaņā ultrasonication 30 minūtes, kas var padarīt tos hidrofils. Šajā gadījumā, vienota plēve var tikt iegūti. Sudraba nanovadi tika pārklāta stikla vai NPO pamatnes ar ārstēšanu, izmantojot Meyer stieni, un pēc tam karsē 150 ° C 20 min. Filma iegūts uz stikla pamatnes tika nosaukts G-filmu. Paraugi 1 līdz 5 ir G-filmas, kuras izgatavotas ar 2 mm, 1,75 mM, 1.5 mm, 1 mm, un 0,5 mm sudraba nanovadi risinājums, attiecīgi. Filma iegūts ITO nosauca I-filmu. Par divu veidu filmas ir atšķirīgas īpašības, jo dažādu substrātu.

3. Rezultāti un diskusijas

3.1. Morfoloģija Silver nanovadu Film

Kā redzams attēlā 1 , vienota sudrabs nanovadu filma tika sagatavots, izmantojot Meyer stieni. Par lielāko sudraba nanovadu garums pārsniedz 5 μ m, kas ir pietiekami ilgs, lai tiktu savienoti tīklā. Ar attēlā ielaidums 1 ir sudraba nanovadu koloīdi. No sudraba koloīdiem krāsa ir dzeltenīgi balta, līdzīgi augsti attīrītām sudraba nanovadu koloīdu iegūti pēc pārrobežu plūsmas filtrācijas [ 28 ]. Sagatavošana augstu ražu un ilgi sudraba nanovadu pētīta ar daudzām grupām; tomēr šīs reakcijas procesi parasti ir sarežģīti vai grūti kontrolēt [ 29 , 30 ]. Bez smalku kontroli reaģentu koncentrācijas un izaugsmes procesā, iegūtie sudraba nanovadi vienmēr ir zems ienesīgums kopā ar lielu daudzumu blakusproduktu, piemēram, nanocubes vai nanospheres aug no izotropisku sēklām, kas ietekmē īpašības sudraba nanovadu filmām.

3.2. Caurspīdīgs Diriģēšana Film

Optiskā caurlaidība pa lielu viļņu garumu diapazonā, ir svarīgs īpašuma pārredzamu un vadošs filmu. Skaitlis 2 izstāda transmittances G-filmu ar dažāda biezuma, kas tika gatavo uz stikla pamatnēm ar dažādām koncentrācijām sudraba nanovadu. Parauga 1 caurlaidība ir 13%, kas ir ļoti zema. Kad koncentrācija samazinājās no 2 mm līdz 0,5 mm, tad caurlaidība paraugu parādīja pieaugošu tendenci, sasniedzot 31%, 58%, 62% un 65% attiecīgi. Turklāt, to var redzēt attēlā 2 ka transmittances G-filmām saglabāt stabilas tuvākajā infrasarkano reģioniem, kas ir svarīgi, lai saules baterijas. Tomēr caurlaidība ITO samazinājās no 1100 nm aprakstītā tā PLASMON rezonanses maksimumu pie 1300 nm [ 19 ]. Par G-filmu vadītspēja ietekmē arī biezumu filmu. Kā parādīts attēlā, 2 , ar pieaugumu biezuma, Rs G-plēves pilieni.

Kā minēts ievadā, tā ir liela problēma, lai samazinātu krustojumam pretestību sudraba nanovadu filmu. Mēs atklājām, ka, palielinot kausēšanas temperatūra ir viegls un efektīvs veids, kā uzlabot vadītspēju sudraba nanovadu filmu. Kā redzams tabulā 1. , kad, ka aglomerāta masas temperatūra bija 150 ° C, Rs no parauga 4 bija / kv. Palielinot kausēšanas temperatūru līdz 200 ° C temperatūrā, Rs samazinājās līdz / kv. Jo PVP pārklāta virsmas sudraba nanovadu bija sadalījušies daļēji pie 200 ° C, virsmas sudraba nanovadi var savienot kopā, radot augstāku vadītspēju [ 31 ]. Bez tam, pie 200 ° C temperatūrā aptuveni sudraba nanovadi var sametinātas. Kad kausēšanas temperatūra bija 250 ° C, PVP bija gandrīz izņemta un lielākā daļa no krustojumiem starp sudraba nanovadu bija izkusis rezultātā zemākajās Rs ar / kv.m, ko var redzēt attēlā 3. (a) . Kad kausēšanas temperatūra bija 300 ° C, lai gan daži no sudraba nanovadi tika sadalīti, filma vēl bija vadošs tīkls ar zemākām Rs ( / kv) parādīts 3. (b) . Tomēr, ja plānāks paraugs 5 tika sakausēti 300 ° C temperatūrā, daudzi sudraba nanovadi tika sadalīti rezultātā nonconductive plēvi, ko var redzēt attēlā 3 (d) . Pie 400 ° C, sudraba nanovadi parauga 4 tika gandrīz sadalīti (attēlā 3 (c) ). Saskaņā ar ( 1 ) [ 20 ], mēs varam aprēķināt kas var novērtēt veiktspēju caurspīdīgu vada strāvu filmu, jo augstāks nozīmē lielāku attiecība caurlaidību uz RS. Parauga 4 pēc ārstēti 300 ° C temperatūrā, bija 116,5, kas ir lielāks nekā oglekļa nanocaurulītes [ 32 , 33 ] un graphene [ 34 ]. Tāpēc, G-filmām ir potenciālo pieteikumu optoelektroniskās ierīces:

3.3. Elektrods elektroķīmisko Capacitor

Cikliskā voltammetry izmanto, lai novērtētu elektroķīmiskās īpašības I-filmas. Visi šie elektroķīmiskās mērījumi tiek veikti 1,0 M KOH izmantojot trīs elektrodu sistēmu. Skaitlis 4 parādīja CV līknes I-filmu elektrodu pie skenēšanas ātrumu no 10 līdz 100 mV s -1. CV līkne I-filmu eksponātu noteikti dažādi kapacitātes Rekvizīti elektriskā dubultā slāņa kapacitātes, kas ir taisnstūra CV līkni. Izteikta reducēšanās pīķa redzams attēlā 4 piemērotajā potenciāls no -0.5 līdz 0.5 V pret Hg / HgO izriet no reducēšanās reakcijas starp Ag un Ag 2 O [ 35 ] aprakstīts kā ( 2 ). Par I-filmas kapacitātes dažādos skenēšanas likmēm var novērtēt pēc jomā slēgtā lokā. Izmaiņas kapacitātes dažādos skenēšanas likmēm izriet no zemām skenēšanas likmēm; difūzijas jonu visā reakcijas sistēma ir neierobežots rezultātā pilnībā izmantot sudraba nanovadu elektrods, bet lielā skenēšanas likmēm, kapacitātes veic divslāņu vai nav Faradic uzvedību tā, ka sudrabs nav pilnībā oksidēts vai samazināts rezultātā samazināšanos par kapacitātes [ 36 ]. Rezultāti liecina, ka I-filma rāda lielisku elektroķīmisko pseudocapacitance sniegumu un labu atgriezeniskumu uzlādes / izlādes procesa laikā:

Parasti, sudraba pieredzes apgrieztās reducēšanās sārmainā stāvoklī. Pirmajā posmā, Ag ir elektroķīmiski oksidējas līdz Ag 2 O ar , Atstājot ūdens molekulu un divi elektroni. In pretējs virzienā, ūdens molekula tika sadalīts un , Tā ka Ag 2 O, tiek samazināts līdz Ag līdz atstājot . Tā rezultātā, sudraba nanovadi tika pārveidots AG / Ag 2 O core-čaulas nanostruktūras kā attēlā 5. (a) parādīja. Lai noteiktu ražošanu Ag 2 O procesa laikā EDS ar lielu vietas izmēra (apmēram 5 μ m) tika veikta. Attēlā 5. (b) , mēs varam redzēt, cik procentu elementu. EDS spektrs uzrādīja, ka atoms attiecība starp Ag un O ir mazāks nekā divi. Iemesls ir tas, ka avoti skābekļa ir no Ag 2 O un PVP, kurš tiek pārklāts uz virsmas sudraba nanovadi, un kodols sudraba nanovadi joprojām ir Ag elements. Tādējādi eksperimenta rezultāts atbilst teorijai un parāda formu Ag 2 O / Ag core-čaulas nanostruktūras laikā uzlādes / izlādes procesu.

Pastāv lineāra sakarība starp skenēšanas ātrumu un atbildes strāvu saskaņā ar ( 3 ) [ 37 ], kur ir izlādes strāva (mA); ir kapacitātes; ir skenēšanas ātrums cikliskais voltammetry. Pievienotais platība cikliskā voltammetry līkni var izmantot, lai novērtētu elektroķīmisko kapacitātes. Konkrētais kapacitātes tiek aprēķināta, izmantojot formulu ( 4 ), kur ir laukums, aktīvā materiāla (cm 2):

Par galvanostatiskās uzlādes / izlādes eksperimentus veic pie potenciālu logu no -0.5 līdz 0.5 V studēt īpašo kapacitātes I-filmas. Attēlā 6 parāda galvanostatiskās uzlādes / izlādes līknes I-filmas pie strāvas blīvumu no 0,5-6 mA cm -2. Kā tabula 2 parādīja, īpašais kapacitātes I-filmas pieaudzis no 42,2 līdz 41.76 MF / cm 2, kad strāvas blīvums ir palielinājies no 0,5 līdz 3,0 mA / cm 2, kas ir tikai 1% samazinājuma. Tomēr īpašs kapacitātes I-filmas strauji samazinājās līdz 27 mF / cm 2 ar 6,0 mA / cm 2. Iemesls ir tas, ka lielāks strāvas blīvums rezultātus īsākā laikā reducēšanās starp AG / Ag 2 O, tā ka joni nav pietiekami daudz laika, lai izplatīt no elektrolītu un starpfāzes [ 26 ]. Turklāt virsma nanovadu klāj PVP, kas arī ir spēkā uzlādes / izlādes likmi [ 38 ]. Skaitlis 7 uzrāda, ka kapacitātes saglabāšana I-filmas ar pašreizējo blīvumu 6 mA / cm2 var sasniegt 94,2% no sākotnējās vērtības pēc 100 cikliem. Kā rezultātā, I-filma elektrods ir laba stabilitāte nepārtrauktu ciklu laikā.

4. Secinājumi

G-filmu un I-filma ir izgatavots, pārklājot sudraba nanovadus uz stikla un ITO, attiecīgi. Par G-filmas caurlaidības palielinājās samazinoties biezuma G-filmas, un elektrovadītspēja var uzlabot, palielinot kausēšanas temperatūru attiecināms uz Noņemt no PVP un šuves no krustojumiem sudraba nanovadu. Rezultāti parādīja, ka G-filma bija ar augstāko proporciju caurlaidība uz RS nekā oglekļa nanocaurulītes un graphene, kas ir daudzsološs nomaiņa ITO piemērota optoelektroniskās jomās. Turklāt CV līknes I-filmas ar dažādiem skenēšanas ātrumu bija acīmredzamas reducēšanās virsotnes, norādot savu labo sniegumu elektroķīmiskās pseudocapacitance un labas atgriezeniskums uzlādes / izlādes procesa laikā. Caur galvanostatiskās eksperimentiem uzlādes / izlādes, var redzēt, ka īpašā kapacitātes I-filma ir atkarīga no strāvas blīvums, un es-kino piemīt augsts elektroķīmisko stabilitāti. Pie zema strāvas blīvums, samazinājuma īpaša kapacitātes var ignorēt, bet, augstā strāvas blīvums, īpašais kapacitātes dramatiski bojāto jo īsā laikā, lai izplatoties joniem. Tāpēc, sudraba nanovadi ir liels potenciāls pieteikumus optoelektroniskās ierīces.

Interešu konflikts

Autori paziņo, ka nav interešu par publicēšanu šajā dokumentā konflikts.

Pateicība

Šis darbs atbalsta NSFC zem Grant nē. 61307066, Doktora fonda ministrijas Izglītības Ķīnas zem Grants nos. 20110092110016 un 20130092120024, Natural Science Foundation of Jiangsu Province saskaņā Grant nē. BK20130630, Valsts fundamentālo pētījumu programmā Ķīnā (973 Program) saskaņā Grant nē. 2011CB302004, un fonds Key laboratorijas Micro-inerciālo instrumenta un Advanced navigācijas tehnoloģijas, Izglītības ministrijas, Ķīnā, saskaņā Grant nav. 201204.



Mājas | par mums | Produkti | Jaunumi | Izstāde | Sazinieties ar mums | Atsauksmes | Mobilais tālrunis | XML | Main Page

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

Guangdong Nanhai ETEB Technology Co Ltd