化学剥离碳化钛纳米片辅助合成可控尺寸的银纳米线

doi:10.7503/cjcu20230009

摘要/Abstract

摘要：

银纳米线(Ag NWs)是制备柔性透明电极(TCs)的重要材料, 但目前使用多元醇还原法合成的Ag NWs直径较大, 影响所得Ag NWs薄膜的光学和电学性能. 本文利用MXene辅助合成Ag NWs, 通过控制纳米片尺寸实现了不同直径Ag NWs的生长. 利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)研究了其生长机制, 揭示了MXene同时作为还原剂和成核剂的重要作用. 本工作发现MXene作为一种新型二维层状材料可用于辅助合成高质量 Ag NWs, 使其有望成为新一代高性能柔性透明电极材料.

关键词: 碳化钛, 银纳米线, 还原剂, 成核剂, 柔性透明电极

Abstract:

Silver nanowires（Ag NWs） are important materials for next-generation transparent conductors（TCs）. However， Ag NWs synthesized by polyol reduction have large diameters， which affects the optical and electrical properties of Ag NWs thin films. Herein， we propose a new method for the synthesis of Ag NWs using MXene， and the growth of Ag NWs with different diameters can be achieved by controlling the size of nanosheets. The growth mechanism was studied by high-resolution transmission electron microscopy（HRTEM）， revealing the important role of MXene as both a reducing and nucleating agent. Therefore， our work exhibits that as a novel two-dimensional layered material， MXene is helpful for the synthesis of high-quality Ag NWs， making them a new-generation material for high-performance flexible transparent electrode.

Key words: Titanium carbide, Silver nanowire, Reducing agent, Nucleating agent, Flexible transparent electrode

中图分类号:

O614

TrendMD:

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图/表 5

Fig.1 Low⁃resolution TEM image(A) and Raman spectrum(B) of the chemical exfoliated MXene nanosheets sonicated for 5 h

Fig.2 SEM images of Ag NPs reduced by MXene nanosheets after sonicating for 0, 1, 2, and 5 h(A—D), and relative diameter distributions of Ag NPs(E—H)Sonication time/h：（A， E） 0；（B， F） 1；（C， G） 2；（D， H） 5.

Fig.3 Low⁃magnification(A—D) and high⁃magnification(E—H) SEM images of Ag NWs synthesized using MXene nanosheets after sonicating for 0—5 h, and plots of Ag NWs average diameter(I), average length(J) and aspect ratio(K) versus sonication timeSonication time/h：（A， E） 0；（B， F） 1；（C， G） 2；（D， H） 5.

Fig.4 Ag NWs prepared by incorporating MXene into a standard polyol synthesis（A） UV-Vis absorption spectrum of Ag NWs；（B） experimental XRD pattern；（C） TEM image taken from the end of a single Ag NW；（D） HRTEM image of a single Ag NW.

Fig.5 Growth mechanism of Ag NWs using MXene nanosheets（A） Schematic illustration of the growth mechanism of Ag NWs using MXene nanosheets；（B） TEM image of the products at the seed growth stage for 20 min；（C） HRTEM image of a 5-fold twinned Ag seed at the nucleation stage；（D） TEM image of a single Ag NW during the elongation stage for more than 1 h；（E） TEM image of the final product after purification.

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