+86-757-8128-5193

Näyttely

Etusivu > Näyttely > Sisältö

Sovellukset Silver nanolankojen on läpinäkyvä johtava kalvo ja elektrodi Sähkökemiallinen kondensaattori

Abstrakti

Silver nanowire on mahdollisia sovelluksia avoimen suorittaa kalvon ja elektrodin sähkökemiallisten kondensaattori, sen erinomaisen johtavuus. Läpinäkyvä johtava kalvo (G-kalvo) valmistettiin päällystämällä hopea nanolankojen lasille substraatille käyttämällä Meyer Rod menetelmää, jolla oli parempi kuin hiilinanoputkien ja grafeenin. Johtavuus G-kalvo voidaan parantaa lisäämällä sintrautumislämpötila. Elektrodi sähkökemiallisen kondensaattorin (I-kalvo) valmistettiin kautta samaa menetelmää, jossa G-kalvon indiumtinaoksidista (ITO). CV käyrät I-kalvon eri lukuvarmuuteen oli ilmeinen redox piikkejä, mikä osoitti, että I-kalvo oli erinomaiset sähkökemialliset pseudocapacitance suorituskyky ja hyvä palautuvuus aikana lataus / purku prosessi. Lisäksi erityinen kapasitanssi I-elokuva mitattiin galvanostaattiset lataus / purku kokeista, mikä osoittaa, että I-elokuva osoittaa suurta erityistä kapasitanssi ja erinomainen sähkökemialliset vakautta.

1. Esittely

Viime vuosina jalometallia nanomateriaaleja, erityisesti hopea nanomateriaalin tulee keskittyä tutkimuksen niiden ainutlaatuisten fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, joka on laajalti käytetty katalyysin [ 1 ], optinen, sähkö- [ 2 , 3 ], ja antibakteerinen [ 4 ] alueilla. Näistä eri hopea nanorakenteiden, nanowire on herättänyt voimakasta voimat, koska sen korkea dc johtavuus ja optiset läpäisykyky. Kuten optoelektroniset laitteet pienenevät ja kevyempiä, on kasvava tarve tehokkaaseen läpinäkyviä elektrodeja. Yleisin materiaali läpinäkyviä elektrodeja on indiumtinaoksidista (ITO); kuitenkin, ITO voi pysyä kehittämiseen optoelektroniikan laitteita, koska sen korkea hinta, haurautta ja kriittinen valmistusprosessin ajan. Vaikka ihmiset ovat yrittäneet käyttää muita materiaaleja valmistaa läpinäkyviä elektrodeja, kuten hiilinanoputkia (CNTs) [ 5 - 8 ], grafeeni [ 9 - 11 ], ja johtavaa polymeeriä [ 12 - 14 ], ongelma, miten saavutetaan suhde transmittanssina neliövastus (R) niin suuri kuin ITO vieläkään ei voida ratkaista. Siksi monet ryhmät laittaa ponnistelut metallisen nanolankojen, erityisesti hopea nanolankojen. Leem et ai. [ 15 ] on ollut edelläkävijä hopea nanolankojen kuin elektrodin aurinkokennot, ja läpäisevyys oli 89,3% alhainen Rs / Sq. Sen jälkeen, hopea nanowire kalvoja on valmistettu tanko-pinnoite tekniikka [ 16 ] ja leikata-pinnoite menetelmällä [ 17 ]. Näin ollen, hopea nanowire voidaan käyttää korvaamaan ITO tulevaisuudessa. Jotta edelleen vähentää Rs hopea nanowire elokuva, Bergin et al. [ 18 ] tutkittu vaikutuksia pituuden ja halkaisijan hopea nanolankojen niiden ominaisuuksista. Pidemmät nanolankojen voi johtaa alhaisempiin Rs takia vähemmän yhteyksiä nanolankojen. Siksi valmistelu ultralong nanolankojen on kiireellinen asia. Lisäksi pidempi nanowire ominaisuuksien parantamiseksi, Hu et ai. sovelletaan mekaanisesti puristamalla tapa vähentää vastus liittymissä, joka voi tehdä yhteyden hopea nanolankojen lähempänä johtavaa korottamista johtavuus [ 19 ]. He totesivat myös, että päällystämällä kultaa elokuva on tehokas tapa, joka voi tehdä pinnan hopean nanowire sileä johtaa lasku risteyksestä vastus. Zhu et al. [ 20 ] käytetään plasmakäsittely poistamiseksi polymeerin pinnalle päällystetyn hopean nanowire ja hitsattu yhtymäkohtiin, suorituskyvyn parantaminen hopeaa nanowire elokuva. Kuitenkin suuri kosketinresistanssi internanowires on edelleen rajoitus kehityksen hopea nanowire elokuvien optoelektroniset ja elektroniset laitteet.

Lisäksi, hopea nanowire voidaan myös käyttää elektrodien sähkökemiallisten kondensaattorin. Läpinäkyvä kondensaattorit on potentiaalisia käyttömahdollisuuksia energian varastointi [ 21 - 23 ]. Sorel et ai. [ 24 ] valmistettu läpinäkyvä kondensaattori spray-päällystämällä hopea nanolankojen on polymeerikalvoja, jotka osoittivat kondensaattori ominaisuuksia 1,1 uF / cm 2. Kuitenkin verrattuna muihin elektrodeihin kondensaattori, erityisen kapasitanssi oli paljon pienempi. Pan et al. [ 25 ] havaitsivat, että nanorakenteiset AgO elektrodi osoittivat hyviä sähkökemiallisia ominaisuuksia, ja hopea nanolankoja voidaan hapettaa Ag 2O muodostaen Ag / Ag 2 O ydin-kuori-nanorakenteiden aikana sähkökemiallisen prosessin [ 26 ]; siksi, hopea nanowire on lupaava sähkökemiallisen kondensaattorin.

Tässä artikkelissa, me valmistettu pitkä hopeinen nanolankojen yksinkertaisella menetelmällä raportoitu edellisessä työssä. Tämän perusteella avoimen suorittaa kalvo (G-elokuva) ja elektrodin sähkökemiallisten kondensaattori (I-kalvo) on valmistettu päällystämällä hopea nanolankojen lasi- tai ITO, vastaavasti, ja niiden ominaisuudet tutkittiin. Suhde läpäisykyky ja Rs G-elokuva keskusteltiin. Johtavuus G-elokuva oli parantaa lisäämällä sintrautumislämpötila. Syklisen voltammetria ja galvanostaattiset lataus / purku kokeista, kondensaattorin ominaisuudet I-kalvo tutkittiin, mikä osoittaa, että hopea nanowire on korkea ja vakaa sähkökemiallinen kapasitanssi, jota voidaan käyttää materiaalina elektrodin sähkökemiallisten pseudocapacitance.

2. Kokeellinen

Hopeanitraattia (AgNO 3 99 +%), natriumkloridia (NaCl), etyleeniglykolia (EG), väkevää rikkihappoa (H 2SO 4), ja vetyperoksidin (H 2 O 2) ostettiin kaikki Nanjing Chemical Reagenssi Co Ltd polyvinyylipyrrolidonia (PVP, K88) hankittiin Aladdin. Indiumtinaoksidista (ITO) ostettiin Nanjing Chemical Reagenssi Co, Ltd.



Morfologiat ja energiaa hajottavaa spektrometri (EDS) hopeaa nanolankojen mitattiin pyyhkäisyelektronimikroskoopilla (SEM) (SIRION, USA). RS hopea nanowire elokuva mitattiin neljän koetin tekniikka Keithley 2701 lähde metri. UV-spektrit rekisteröitiin kuituoptisen spektrometri (PG2000, Ideaoptics Technology Ltd., Shanghai, Kiina). Sähkökemiallinen kapasitanssi omaisuutta hopea nanowire elektrodin tutkitaan läpi syklinen voltammetry (CV) ja galvanostaattiset lataus / purku mittaukset sähkökemiallista työasema (CHI 760D, CH Instruments Co., Ltd.).

2.1. Valmistaminen Silver nanolankojen

Silver nanowire valmistettiin menetelmällä raportoitu edellisessä työssä [ 27 ]. Kussakin synteesissä, l ml EG liuokseen hopeanitraatin 3 (0,9 M) ja 0,6 ml EG NaCl-liuoksessa (0,01 M) lisättiin 18,4 ml EG mukaista PVP-liuosta (0,286 M). Sitten seosta refluksoitiin 185 ° C: ssa 20 min. Sen jälkeen kun edellä mainituissa prosesseissa, ylimääräinen PVP ja EG poistettiin lisäämällä deionisoitua vettä sentrifugoimalla 14000 rpm: ssä 10 min, 3 kertaa.

2.2. Menettely Silver elokuva lasi ja ITO

Lasi ja ITO substraattien käsiteltiin seoksen liuos, jossa oli väkevää rikkihappoa ja vetyperoksidia ultraäänikäsittelyllä 30 minuuttia, mikä voi tehdä niistä hydrofiilisiä. Tässä tapauksessa, yhtenäinen kalvo voidaan saada. Hopea nanolankojen päällystettiin lasi- tai ITO substraatin hoitoon, käyttämällä Meyer Rod, ja kuumennettiin sitten 150 ° C: ssa 20 min. Elokuva saatu lasisubstraatti nimettiin G-elokuva. Näytteet 1-5 ovat G-valmistetuilla kalvoilla 2 mM, 1,75 mM, 1,5 mM, 1 mM, ja 0,5 mM hopea nanolankojen ratkaisu, vastaavasti. Saatu kalvo ITO nimettiin I-elokuva. Kaksi erilaista elokuvaa on erilaisia ominaisuuksia, koska erilaisia alustoja.

3. Tulokset ja keskustelut

3.1. Morfologia Silver nanowire Film

Kuten on esitetty kuviossa 1 , yhtenäinen hopea nanowire kalvo valmistettiin käyttämällä Meyer Rod. Pituus kaikkein hopea nanowire yli 5 μ m, joka on riittävän pitkä, voidaan liittää osaksi verkkoon. Insertti Kuvassa 1 on hopea nanowire kolloideja. Väri hopea kolloidien on kellertävän valkoinen, samanlainen erittäin puhdasta hopeaa nanowire kolloidit jälkeen saatu poikittaisvirtaussuodatuksen [ 28 ]. Valmistus korkea tuotto ja pitkä hopeinen nanolankojen on tutkittu monien ryhmien; kuitenkin, nämä reaktio prosessit ovat yleensä monimutkaisia tai vaikea valvoa [ 29 , 30 ]. Ilman hienosäädön reagenssipitoisuuksia ja kasvun prosessi, saadut hopea nanolankojen ovat aina pieni saanto mukana suuria määriä sivutuotteita kuten nanocubes tai nanopalloiksi kasvanut isotrooppista siemenistä, joka vaikuttaa ominaisuuksiin hopean nanowire elokuvia.

3.2. Läpinäkyvä johtava kalvo

Optinen läpäisevyys laajalla aallonpituusalueella on tärkeä ominaisuus läpinäkyvän ja johtavan kalvon. Kuva 2 esittelee transmittansseihin G-kalvoja, joilla on erilaiset paksuudet, jotka on valmistettu lasi substraattien eri pitoisuuksia hopeaa nanolankojen. Transmittanssi näytteen 1 on 13%, mikä on hyvin alhainen. Kun pitoisuus laski 2 mM 0,5 mM, läpäisevyys näytteessä oli yhä useammin saavuttaa 31%, 58%, 62%, ja 65%, vastaavasti. Lisäksi se voidaan nähdä kuviossa 2 , että transmittansseihin G-kalvojen pitää vakaana lähi-infrapuna-alueen, mikä on tärkeää aurinkokennoja. Kuitenkin läpäisevyys ITO laski 1100 nm kuvattu sen plasmoniresonanssi huippunsa 1300 nm: n [ 19 ]. Johtavuus G-kalvojen vaikuttaa myös kalvon paksuus. Kuten kuviossa 2 , jossa kasvu paksuus, Rs G-kalvon laskee.

Kuten johdannossa mainittiin, se on suuri ongelma vähentää liitosresistanssin hopeaa nanowire kalvon. Olemme havainneet, että lisäämällä sintrauslämpötila on helppo ja tehokas tapa parantaa johtavuutta hopeaa nanowire kalvon. Kuten on esitetty taulukossa 1 , kun sintrauslämpötila on 150 ° C, Rs näytteen 4 oli / sq. Lisääntyvä sintraus lämpötilassa 200 ° C, Rs putosi / sq. Koska PVP päällystetty pinta hopea nanolankojen hajotettiin osittain 200 ° C: ssa, pinnoille hopea nanolankojen voidaan kytkeä toisiinsa, mikä johtaa korkeampiin johtavuus [ 31 ]. Lisäksi, 200 ° C: ssa joidenkin hopea nanolankoja voidaan hitsata yhteen. Kun sintrauslämpötila on 250 ° C, PVP oli lähes poistettiin ja useimmat liitokset hopea nanolankoja sulatettiin johtaa alempaan Rs / sq, joka voidaan nähdä kuviossa 3 (a) . Kun sintraus lämpötila oli 300 ° C, vaikka jotkut hopea nanolankojen rikottiin, elokuva silti oli johtavan verkon alhaisempi Rs ( / sq) on esitetty kuviossa 3 (b) . Kuitenkin, kun ohuempi näyte 5 sintrattiin 300 ° C: ssa, monissa hopea nanolankoja rikottiin johtaa johtamattomaan kalvo, joka voidaan nähdä kuviossa 3 (d) . 400 ° C, hopea nanolankojen näytteen 4 olivat lähes rikki (kuvassa 3 (c) ). Mukaan ( 1 ) [ 20 ], voidaan laskea jotka voivat arvioida suorituskykyä avoimen suorittaa kalvon, sitä suurempi tarkoittaa korkeampaa suhdetta läpäisevyys Rs. Näytteen 4 käsittelyn jälkeen 300 ° C: ssa oli 116,5, joka on korkeampi kuin hiilinanoputkien [ 32 , 33 ] ja grafeenilla [ 34 ]. Siksi G-elokuvat ovat mahdollisia sovellus optiset laitteet:

3.3. Elektrodi Sähkökemiallinen kondensaattori

Syklinen voltammetry käytetään arvioimaan sähkökemialliset ominaisuudet I-elokuva. Kaikki nämä sähkökemialliset mittaukset suoritetaan 1,0 M KOH käyttäen kolmen elektrodin järjestelmää. Kuva 4 osoitti CV käyrät I-elokuva elektrodi pyyhkäisynopeus 10-100 mV s -1. CV käyrä I-elokuvan näyttelyitä varmasti erilainen kapasitanssi ominaisuudet sähköiskun kaksikerroksiselle kapasitanssi, joka on suorakaiteen muotoinen CV käyrä. Distinct redox huippu voidaan havaita kuviosta 4 , että potentiaalin -0,5-0,5 V vs. Hg / HgO johtuvat redox välinen reaktio Ag ja Ag 2O: [ 35 ] kuvattu ( 2 ). Kapasitanssi I-kalvon eri scan hinnat voidaan arvioida alueen suljetun ympyrän. Muutokset kapasitanssi eri scan hinnat johtuvat että pienillä scan hinnat; diffuusio ionit läpi reaktion järjestelmä on rajoittamaton johtaa täyteen käyttöön hopean nanowire kuten elektrodi, kun taas suurilla scan hinnat, kapasitanssi suorittaa kaksikerroksinen tai ei-Faradic käyttäytymistä niin, että hopea ei ole täysin hapettuu tai pelkistyy jolloin vähennys kapasitanssin [ 36 ]. Tulokset osoittavat, että I-elokuva osoittaa erinomaista sähkökemiallinen pseudocapacitance suorituskyky ja hyvä palautuvuus aikana lataus / purku prosessi:

Yleensä hopea kokee päinvastaiseksi redox emäksisessä kunnossa. Ensimmäisessä vaiheessa, Ag on sähkökemiallisesti hapetetaan Ag 2O by Jättäen vesimolekyylin ja kaksi elektronia. Vuonna keskustella suunnassa, vesimolekyylille erotettiin ja Niin, että Ag 2O voidaan pelkistää Ag, jonka lähtevät . Tämän seurauksena, hopea nanolankoja transformoitiin Ag / Ag 2 O ydin-kuori-nanorakenteiden kuin kuviossa 5 (a) osoitti. Havaitsemiseksi tuotannon Ag 2O prosessin aikana, EDS suuri pistekoko (noin 5 μ m) suoritettiin. Kuvassa 5 (b) , voimme nähdä prosenttiosuudet elementtejä. EDS spektristä, että atomin välinen suhde Ag ja O on alle kaksi. Syynä on se, että lähteet hapen ovat Ag 2O: n ja PVP, joka on peitetty pinnalla hopea nanolankojen, ja ydin hopea nanolankojen on edelleen Ag elementti. Siten koe tulos on sopusoinnussa teorian ja osoittaa muodossa Ag 2 O / Ag ydin-kuori nanorakenteiden aikana lataus / purku prosessi.

On lineaarinen suhde pyyhkäisynopeuden ja vastaus nykyiseen mukaan ( 3 ) [ 37 ], jossa on purkuvirran (mA); on kapasitanssi; on pyyhkäisynopeuden syklisen voltammetrian. Oheinen alue syklisen voltammetry käyrää voidaan käyttää arvioimaan sähkökemiallisen kapasitanssi. Erityiset kapasitanssi lasketaan ( 4 ), jossa on alue aktiivisen materiaalin (cm 2):

Galvanostaattista lataus / purku kokeellisille potentiaaliin ikkunan -0,5-+0,5 V tutkimaan erityisiä kapasitanssi I-elokuva. Kuvio 6 esittää Galvanostaattista lataus / purku käyrät I-elokuva virrantiheydellä 0,5-6 mA cm -2. Kuten taulukosta 2 osoitti, erityisen kapasitanssi I-kalvo kasvoi 42,2-41,76 mF / cm 2, kun virran tiheys kasvoi 0,5-3,0 mA / cm 2, joka on vain 1% hajoaminen. Kuitenkin spesifinen kapasitanssi I-elokuvan jyrkästi laski 27 mF / cm 2 alle 6,0 mA / cm 2. Syynä on, että suurempi virrantiheys tuloksia lyhyemmässä ajassa redox välillä Ag / Ag 2 O, niin että ionit eivät ole tarpeeksi aikaa diffundoitua elektrolyytin ja interphase [ 26 ]. Lisäksi pinta nanolankojen kuuluu PVP, mikä myös vaikuttaa lataus / purku korko [ 38 ]. Kuviossa 7 esitetään, että kapasitanssi säilyttäminen I-kalvon virrantiheydellä 6 mA / cm 2 voidaan saavuttaa 94,2% alkuperäisestä arvosta, kun 100 sykliä. Tämän seurauksena, I-kalvo-elektrodi on hyvä stabiliteetti jatkuvassa sykliä.

4. Päätelmät

G-elokuva ja I-filmi on valmistettu päällystämällä hopea nanolankojen lasille ja ITO, vastaavasti. Läpäisevyyden G-elokuva kasvoi lasku paksuus G-elokuva, ja johtavuus voidaan parantaa lisäämällä sintrautumislämpötila johtuvan poistaa PVP ja hitsin liittymien hopeaa nanolankojen. Tulokset osoittivat, että G-elokuva oli korkeampi suhde läpäisevyys Rs kuin hiilinanoputkien ja grafeeni, joka on lupaava korvaaminen ITO sovellettu optoelektroniikan aloilla. Lisäksi CV käyrät I-kalvon eri lukuvarmuuteen oli ilmeinen redox huippuja osoittaa sen hyvä suorituskyky sähkökemiallisten pseudocapacitance ja hyvä palautuvuus aikana lataus / purku prosessi. Kautta galvanostaattiset lataus / purku kokeista, voidaan nähdä, että tietty kapasitanssi I-elokuva riippuu virrantiheyden, ja I-elokuva osoittaa suurta sähkökemialliset vakautta. Pienillä virrantiheyttä, rappeutuminen erityisten kapasitanssi voidaan huomioida, kun, suurella virrantiheydellä, erityiset kapasitanssi rappeutunut dramaattisesti, koska lyhyen aikaa diffuusio ionit. Siksi hopea nanolankojen on suuri potentiaali sovelluksia optiset laitteet.

Eturistiriita

Kirjoittajat julistaa, ettei eturistiriitaa julkaisemiselle tämän paperin.

Kiitokset

Tätä työtä tukee NSFC alle Grant no. 61307066, Jatko Fund of opetusministeriön Kiinassa alle Grants nos. 20110092110016 ja 20130092120024, Natural Science Foundation of Jiangsun maakunnassa alle Grant no. BK20130630, National Basic Research Program of China (973 Program) alle Grant no. 2011CB302004, ja säätiö Key Laboratory of Micro-Inertiajärjestelmät Instrument ja Advanced Navigation Technology, Ministry of Education, Kiina, alla Grant ei. 201204.



Etusivu | Tietoja meistä | Tuotteet | Uutiset | Näyttely | Ota yhteyttä | Palaute | Eloisa soittaa puhelimella | XML | Main sivu

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

Guangdong Nanhai ETEB Technology Co, Ltd