通过晶种法可控合成铜纳米线

smll201470053-gra-0001-m铜纳米线是一种因能应用于许多需要高导电性的应用中而具有吸引力的材料。严格控制纳米线的长度能够有效地提高其作为导电材料的性能。合成铜纳米线的两种一般方法中的一种是在合适的温度下,在碱性水溶液中,用乙二胺(EDA)做封端剂,用肼(N2H4)还原二价铜离子,该方法被证明是一种有前景的、潜在的商业化生产的方法。然而,对以EDA为中介的合成方法的机制理解的缺乏一直是铜纳米线扩大化生产的瓶颈。例如,EDA在铜纳米线形成的过程中扮演的角色总是难以界定。一项对以EDA为中介的合成方法的顶级研究应该包括对EDA作用机理的探索,以此为基础才能够使铜纳米线的生产率得到有效的提高。

目前,一项来自美国杜克大学的新研究可以阐明以EDA为中介合成铜纳米线的方法中遗留的问题。他们发现,铜纳米线的形成是从中间物Cu2O聚集体的形成开始的,Cu2O聚集体被还原成铜的晶种,纳米线就从此开始“萌芽”、生长。在反应的早期阶段中间物Cu2O聚集体形成的过程中,EDA的作用是阻止这些Cu2O粒子生长成较大的正八面体,而是使它们聚集形成铜的晶种,纳米线随后在此基础上生长。在对以上机制理解的基础上,一种新的合成铜纳米线的晶种法被提了出来。在这种新的方法中,加入正八面体Cu2O作为合成铜纳米线的晶种,这使铜纳米线的产率从12%增加到了55%。虽然纳米线的直径可维持在大约40nm,但是铜纳米线的长度可以通过改变晶种生长溶液的浓度被精细调控。

此外,用不同长度的纳米线制成的透明导电膜是一种很好的检验纳米线长径比对膜性能影响的样品。据发现,用具有较高长径比的铜纳米线制成的膜在光透明度和薄层电阻方面具有较好的性能。总之,研究者们已经阐明了在合成铜纳米线过程中EDA的作用,并提出了一种新的合成方法,该方法合成的铜纳米线具有可控的长径比和较高的产率。对这项工作的报道最近已经发表在Small上。

原文:Controlled synthesis of copper nanowires via seeding

翻译:曹明晶