+86-757-8128-5193

Esibizzjoni

Id-dar > Esibizzjoni > Il-kontenut

Applikazzjonijiet ta 'Silver nanowires fuq Film trasparenti twettiq u Elettrodu ta elettrokimiku capacitors

astratt

Nanowire Fidda għandha l-applikazzjonijiet potenzjali fuq il-film tmexxija trasparenti u elettrodu ta 'capacitor elettrokimiku minħabba konduttività eċċellenti tagħha. Film twettiq trasparenti (G-film) kien ippreparat minn kisi nanowires fidda fuq sottostrat ħġieġ b'metodu virga Meyer, li esibiti prestazzjoni aħjar minn nanotube karbonju u Graphene. Il-konduttività ta 'G-film jista' jittejjeb billi tiżdied it-temperatura tgħaqqid bis-sħana. Elettrodu ta kapaċitatur elettrokimiċi (I b'rita) kien iffabbrikat permezz tal-istess metodu ma 'G-film fuq ossidu tal-landa indium (ITO). Kurvi CV ta 'I b'rita taħt rati differenti skanjar kellhom qċaċet redox ovvji, li indikat li jien b'rita esibiti eċċellenti prestazzjoni pseudocapacitance elettrokimiku u r-riversibbiltà tajba matul il-proċess karika / skarika. Barra minn hekk, il-kapaċitanza speċifiku ta I-film kien imkejjel bl-esperimenti karika / skarika galvanostatic, li jindika li I-film juri kapaċitanza speċjali għoli u l-istabbiltà elettrokimiku eċċellenti.

1. Introduzzjoni

Fi snin reċenti, in-nanomaterjali metall nobbli, nanomaterjal speċjalment fidda jsiru l-punt fokali ta 'riċerka minħabba l-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi uniċi tagħhom, li jkun ġie użat ħafna fil katalisi [ 1 ], ottiċi, elettriku [ 2 , 3 ], u antibatteriċi [ 4 ] żoni. Fost dawn tan-nanostrutturi tal-fidda varji, nanowire ġibed forzi intensa minħabba konduttività dc għolja u trażmissjoni ottika. Bħala apparati optoelectronic saru iżgħar u eħfef, hemm ħtieġa dejjem tikber għall-elettrodi trasparenti effiċjenti. Il-materjal l-aktar komuni ta 'elettrodi trasparenti hija ossidu tal-landa indium (ITO); madankollu, ITO ma jistgħux iżommu l-pass ma 'l-iżvilupp ta' apparat optoelectronic minħabba spejjeż għoljin, fraġilità, u proċess ta 'tħejjija kritika tagħha. Għalkemm in-nies ppruvaw jużaw materjali oħra biex jiffabbrikaw elettrodi trasparenti, bħal nanotubi tal-karbonju (CNTs) [ 5 - 8 ], Graphene [ -9 ta ' - -11 ta' ], u t-twettiq polimeru [ -12 ta ' - -14 ta' ], il-problema li kif jinkiseb proporzjon ta ' trażmissjoni lill reżistenza tal-folja (Rs) għoli daqs ITO għadhom ma jistgħux jiġu solvuti. Għalhekk, ħafna gruppi tagħmel sforzi fuq nanowires metalliċi, partikolarment nanowires fidda. Leem et al. [ 15 ] kienu pijunieri nanowires fidda bħala l-elettrodu fiċ-ċelluli solari, u it-trażmissjoni ta 'dan kien 89.3% bil Rs baxxi ta' / Sq. Minn dakinhar, il-films nanowire fidda ġew fabbrikati skond it-teknika virga-kisi [ 16 ] u l-metodu spay-kisi [ 17 ]. Għalhekk, nanowire fidda jista 'jintuża bħala sostitut tal ITO fil-futur. Sabiex jonqos aktar il-Rs ta 'film nanowire fidda, Bergin et al. [ 18 ] studjat l-effetti tat-tul u d-dijametru ta 'nanowires fidda fuq il-proprjetajiet tagħhom. nanowires itwal jista 'jirriżulta fi Rs aktar baxxi minħabba li anqas konnessjonijiet bejn nanowires. Għalhekk, il-preparazzjoni ta 'nanowires ultralong hija kwistjoni urġenti. Apparti milli żżid it-tul ta 'nanowire biex itejbu l-proprjetajiet tiegħu, Hu et al. applikat metodu mekkaniku urġenti li tnaqqas ir-reżistenza ta 'junctions, li jistgħu jagħmlu konnessjoni ta nanowires fidda eqreb ewlieni għaż-żieda tal-konduttività [ 19 ]. Huma sabu wkoll li kisi deheb fuq il-film huwa mod effiċjenti, li jistgħu jagħmlu l-wiċċ ta 'nanowire fidda lixx li jwassal għat-tnaqqis tar-reżistenza junction. Zhu et al. [ 20 ] użat trattament plażma biex tneħħi l-polimer miksi fuq il-wiċċ ta 'nanowire fidda u wweldjati l-junctions, it-titjib tal-prestazzjoni ta' film nanowire fidda. Madankollu, ir-reżistenza ta 'kuntatt kbir ta' internanowires għadu limitazzjoni ta 'l-iżvilupp ta' films nanowire fidda fl-apparat optoelectronic u elettroniku.

Barra minn hekk, nanowire fidda jista 'jintuża wkoll bħala elettrodi tal kapaċitatur elettrokimiku. Kapaċituri trasparenti għandhom potenzjal li jiġu applikati fuq ħażna ta 'enerġija [ -21 ta' - -23 ta ' ]. Sorel et al. [ 24 ] ppreparata kapaċitatur trasparenti mill nanowires fidda kisi-isprej fuq Pellikoli ta 'polimeru, li esibiti karatteristiċi kapaċitatur b'1.1 UF / cm2. Madankollu, meta mqabbla ma 'elettrodi oħra tal kapaċitatur, il kapaċitanza speċifiku kien ħafna inqas. Pan et al. [ 25 ] sab li elettrodu ilu nanostrutturati wera proprjetajiet elettrokimiku eċċellenti, u nanowires fidda jista 'jiġi ossidizzat għal Ag 2 O jifforma Ag / Ag 2 O tan-nanostrutturi-qoxra qalba waqt il-proċess elettrokimiku [ 26 ]; Għalhekk, nanowire fidda huwa kandidat promettenti ta kapaċitatur elettrokimiku.

F'dan id-dokument, aħna ppreparati nanowires fidda twil b'metodu sempliċi rrapportati xogħol preċedenti tagħna. Ibbażat fuq dan, film trasparenti twettiq (G-film) u elettrodu ta 'capacitor elettrokimiċi (I b'rita) kienu fabbrikati b'kisja nanowires fidda fuq il-ħġieġ jew ITO, rispettivament, u l-karatteristiċi tagħhom kienu investigati. ġiet diskussa r-relazzjoni bejn trasmittenza u Rs tal-G-film. Il-konduttività ta 'G-film kien titjieb billi jiżdied temperatura tgħaqqid bis-sħana. Permezz voltametriku ċikliku u ħlas galvanostatic / esperimenti kwittanza, il-proprjetajiet kapaċitatur ta 'I-film kienu studjati, li tindika li nanowire fidda kapaċitanza elettrokimiku għolja u stabbli li jistgħu jintużaw bħala materjal ta' elettrodu tal pseudocapacitance elettrokimiku.

2. Sperimentali

Nitrat tal-fidda (Agno 3 99 +%), sodium chloride (NaCl), etilen glikol (EG), aċidu sulfuriku (H 2 SO 4), u perossidu idroġenu (H 2 O 2) kienu kollha mixtrija minn Nanjing Chemical Reaġent Co , Ltd Polyvinyl pyrrolidone (PVP, K88) inxtara minn Aladdin. Indju ossidu tal-landa (ITO) inxtara minn Nanjing Chemical Reaġent Co, Ltd



Il morphologies u Enerġija Dispersive Spettrometru (EDS) tar nanowires fidda tkejlu mill-iskannjar electron microscope (SEM) (SIRION, USA). Il Rs ta 'film nanowire fidda kienet imkejla skond it-teknika ta' erba 'sonda bi KEITHLEY 2701 sors metru. UV vis ispettra ġew irreġistrati minn ċittadin ta 'fibra ottika ispettrometru (PG2000, Ideaoptics Technology Ltd, Shanghai, Ċina). proprjetà capacitance elettrokimika tal elettrodu nanowire fidda huwa investigata permezz voltametriku ċikliku (CV) u ħlas galvanostatic / qisien kwittanza bl-użu ta workstation elettrokimiku (chi 760D, CH Strumenti Co, Ltd).

2.1. Preparazzjoni ta 'nanowires Silver

Nanowire Fidda ġie ppreparat bil-metodu rrappurtati xogħol preċedenti tagħna [ 27 ]. F'kull sinteżi, l mL soluzzjoni EG tal Agno 3 (0.9 M) u 0.6 mL soluzzjoni EG tal NaCl (0.01 M) ġew miżjuda fil 18.4 mL soluzzjoni EG tal PVP (0.286 M). Imbagħad it-taħlita kienet refluxed fi 185 ° C għal 20 min. Wara l-proċessi ta 'hawn fuq, il-PVP żejjed u EG tneħħew billi jiżdied ċentrifugazzjoni ilma dejonizzat lejn 14000 rpm għal 10 minuti, 3 darbiet.

2.2. Proċedura ta 'Films Fidda fuq Ħġieġ u ITO

Il sottostrati tal-ħġieġ u ITO kienu trattati bis-soluzzjoni taħlita ta 'aċidu u l-idroġenu sulfuriku perossidu ikkonċentrat taħt ultrasonikazzjoni għal 30 minuta, li jistgħu jagħmluhom idrofiliċi. F'dan il-każ, film uniformi tista 'tinkiseb. nanowires fidda kienu miksija fuq il-ħġieġ jew sottostrat ITO bi trattament, bl-użu virga Meyer, u mbagħad imsaħħan fi 150 ° C għal 20 min. Il-film miksuba fuq sottostrat ħġieġ kien imsemmi G-films. Kampjuni 1 sa 5 huma G-films fabbrikati b'2 mM, 1.75 mM, 1.5 mM, 1 mm, u 0.5 mM nanowires fidda soluzzjoni, rispettivament. Il-film miksuba fuq il-ITO kien imsemmi I-film. Iż-żewġ tipi ta 'films għandhom proprjetajiet differenti minħabba substrati differenti.

3. Riżultati u diskussjonijiet

3.1. Morfoloġija tal-fidda Nanowire Film

Kif muri fil-Figura 1 , film uniformi nanowire fidda ġie ppreparati bl-użu virga Meyer. It-tul ta 'aktar nanowire fidda jeċċedi l-5 μ m, li huwa twil biżżejjed biex ikunu konnessi f'netwerk. Il daħla fil-Figura 1 hija kollojde nanowire fidda. Il-kulur ta 'kollojde tal-fidda huwa abjad fl-isfar, simili għall-kollojdi nanowire fidda ippurifikati ħafna miksuba wara l-filtrazzjoni trans-fluss [ 28 ]. Preparazzjoni ta 'rendiment għoli u nanowires fidda twal ġie studjat mill-gruppi ħafna; madankollu, dawn il-proċessi ta 'reazzjoni huma normalment kumplessi jew diffiċli biex jikkontrollaw [ 29 , 30 ]. Mingħajr kontroll multa ta 'konċentrazzjonijiet sustanza reattiva u l-proċess ta' tkabbir, il-nanowires fidda miksuba huma dejjem fil-ħsad baxx akkumpanjata minn ammonti kbar ta 'bħal nanocubes jew nanospheres qed jikbru minn żerriegħa isotropika, li jinfluwenza l-proprjetajiet ta' films nanowire fidda-prodotti sekondarji.

3.2. Film Twettiq trasparenti

trasmissjoni ottika fuq medda ta 'wavelength kbira hija proprjetà importanti għall-film trasparenti u konduttivi. Figura 2 juri l-transmittenzi tal-G-films ħxuna differenti, li kienu fabbrikati fuq sottostrati tal-ħġieġ b'konċentrazzjonijiet differenti ta 'nanowires fidda. It-trasmissjoni ta 'kampjun 1 huwa 13%, li hija baxxa ħafna. Meta l-konċentrazzjoni naqas minn 2 mm sa 0.5 mm, it-trażmissjoni ta 'kampjuni wera tendenza dejjem tiżdied jilħaq 31%, 58%, 62%, u 65%, rispettivament. Barra minn hekk, dan jista 'jidher fil-Figura 2 li l-transmittenzi tal-G-films jżomm stabbli fit-qrib ix-infra-aħmar reġjuni, li huwa importanti għaċ-ċelloli solari. Madankollu, it-trażmissjoni ta 'ITO naqas minn 1100 nm deskritt fl-ogħla livell reżonanza Plasmon fil 1,300 nm [ 19 ]. Il-konduttività ta 'G-films hija affettwata wkoll mill-ħxuna tal-film. Kif muri fil-Figura 2 , maż-żieda tal-ħxuna, l-Rs tal-G-film qtar.

Kif imsemmi fl-introduzzjoni, din hija problema kbira li jnaqqas ir-reżistenza junction ta 'film nanowire fidda. Sibna li tiżdied it-temperatura sinterizzazzjoni huwa mod facile u effettiv biex itejjeb il-konduttività ta 'film nanowire fidda. Kif muri fit-Tabella 1 , meta t-temperatura sinterizzazzjoni kienet ta '150 ° C, il-Rs tal-kampjun 4 kien / sq. Żieda fil temperatura sinterizzazzjoni sa 200 ° C, il-Rs niżel għal / sq. Minħabba li l-PVP miksi fuq wiċċ ta nanowires fidda kien dekompost parzjalment fi 200 ° C, l-uċuħ ta 'nanowires fidda jistgħu jgħaqqdu flimkien li jwasslu għal konduttività ogħla [ 31 ]. Barra minn hekk, fi 200 ° C xi nanowires fidda jista 'jiġi wweldjat flimkien. Meta t-temperatura sinterizzazzjoni kien ta '250 ° C, PVP kien kważi tneħħiet u ħafna mill-junctions bejn nanowires fidda kienu imdewweb li tirriżulta fil-Rs iktar baxxi bi / sq, li jista 'jidher fil-Figura 3 (a) . Meta t-temperatura sinterizzazzjoni kienet ta '300 ° C, għalkemm xi wħud nanowires fidda kienu maqsuma, il-film kien għadu dak ta' netwerk konduttiv mal-Rs iktar baxxi ( / sq) murija fil-Figura 3 (b) . Madankollu, meta kampjun irqaq 5 kien sinterizzat f'300 ° Ċ, nanowires fidda ħafna kienu maqsuma jwasslu għal films li mhuwiex kunduttur li jista 'jidher fil-Figura 3 (d) . Fil 400 ° C, il-nanowires fidda ta 'kampjun 4 kienu kważi maqsuma (fil-Figura 3 (ċ) ). Skond ( 1 ) [ 20 ], nistgħu jikkalkula li tista 'tevalwa l-prestazzjoni ta' film trasparenti twettiq, l-ogħla tfisser il-proporzjon ogħla ta 'trażmissjoni għal Rs. il tal-kampjun 4 permezz ittrattat fi 300 ° Ċ kienet 116.5 li huwa ogħla minn dak ta 'nanotube karbonju [ 32 , 33 ] u Graphene [ 34 ]. Għalhekk, G-films għandhom potenzjal li jiġu applikati fuq apparat optoelectronic:

3.3. Elettrodu ta elettrokimiku capacitors

Il voltametriku ċikliku hija użata biex tevalwa l-proprjetajiet elettrokimiku ta 'I-film. Kollha dawn il-qisien elettrokimiku jitmexxew 1.0 M KOH tintuża sistema ta 'tliet elettrodu. Figura 4 turi kurvi CV ta elettrodu I b'rita b'rata scan 10-100 mV s -1. Il-kurva CV ta 'wirjiet I b'rita definittivament proprjetajiet differenti kapaċitanza minn kapaċitanza elettriku saff doppju li għandu kurva CV rettangolari. Quċċata redox distint jista 'jara mill-Figura 4 fil-potenzjal applikata minn -0.5 għal 0.5 V versus Hg / HGO tirriżulta mir-reazzjoni redox bejn Ag u Ag 2 O [ 35 ] deskritt bħala ( 2 ). Il capacitance ta I-film b'rati scan differenti jista 'jiġi stmat mill-qasam taċ-ċirku magħluq. Bidliet fil capacitance fi scan rati differenti jirriżultaw minn dik b'rati scan baxxi; -tixrid ta 'joni matul is-sistema ta' reazzjoni hija illimitata li twassal għal użu sħiħ ta nanowire fidda bħala elettrodu, filwaqt b'rati skan għoljin, il-kapaċitanza iwettaq doppju saff jew imġiba mhux Faradic sabiex fidda mhuwiex ossidizzat kompletament jew imnaqqsa li tirriżulta fit-tnaqqis tal-kapaċitanza [ 36 ]. Riżultati jindikaw li jien b'rita turi eċċellenti prestazzjoni pseudocapacitance elettrokimiku u r-riversibbiltà tajba matul il-proċess karika / skarika:

Normalment, fidda esperjenzi redox maqluba f'kundizzjoni alkalina. Fl-ewwel pass, Ag huwa elettrokimiku ossidizzat għal Ag 2 O minn , Li jħallu molekula ilma u żewġ elettroni. F'direzzjoni maqlub, molekula ilma kien mifrud fi u , B'tali mod li Ag 2 O jista 'jitnaqqas għal Ag billi li jħallu . Bħala riżultat, nanowires fidda kienu trasformati Ag / Ag 2 tan-nanostrutturi O qalba 'qoxra kif Figura 5 (a) wera. Sabiex jikxfu l-produzzjoni ta 'Ag 2 O matul il-proċess, il-EDS b'daqs post kbir (madwar 5 μ m) kien imwettaq. F'Figura 5 (b) , nistgħu naraw il-perċentwali ta 'elementi. Ispettru EDS esibiti li l-proporzjon atomu bejn Ag u O huwa inqas minn tnejn. Ir-raġuni hija li s-sorsi ta 'ossiġenu huma minn Ag 2 O u PVP li hija koperta fuq il-wiċċ ta' nanowires fidda, u l-qofol tal-nanowires fidda għadu element Ag. Għalhekk, ir-riżultat esperiment huwa konsistenti mat-teorija u juri l-forma ta Ag 2 O / Ag nanostrutturi-qoxra qalba waqt il-proċess karika / skarika.

Hemm relazzjoni lineari bejn ir-rata scan u r-rispons attwali skond il-( 3 ) [ 37 ], fejn huwa l-kwittanza attwali (mA); huwa l-kapaċitanza; hija r-rata ta 'skennjar tar-voltametriku ċikliku. Iż-żona magħluqa tal-kurva voltametriku ċikliku jistgħu jintużaw biex jistmaw il-capacitance elettrokimiku. Il capacitance speċifiku huwa kkalkolat bl-użu ( 4 ), fejn huwa l-qasam ta 'materjal attiv (ċm2):

L-esperimenti karika / skarika galvanostatic huma mwettqa fuq tieqa potenzjali minn -0.5 sa 0.5 V biex tistudja l-capacitance speċifiku ta 'I-film. Figura 6 turi l-kurvi galvanostatic karika / skarika ta 'I-film fuq densità ta' kurrent 0.5-6 mA ċm -2. Kif Tabella 2 turi, il-kapaċitanza speċifiku ta I-film żdied 42.2-41.76 MF / cm2 meta d-densità kurrenti żdied 0.5-3.0 mA / cm2, li huwa biss 1% tħassir. Madankollu, il-kapaċitanza speċifiku ta I-film waqgħu f'daqqa sa 27 MF / cm2 taħt 6.0 mA / cm2. Ir-raġuni hija li r-riżultati akbar densità attwali fil-ħin iqsar ta 'redox bejn Ag / Ag 2 O, b'tali mod li joni jkollhom il-ħin mhux biżżejjed biex ixerred minn elettroliti u interfażi [ 26 ]. Barra minn hekk, il-wiċċ tal nanowires huwa kopert minn PVP, li għandhom ukoll effett fuq ir-rata karika / skarika [ 38 ]. Figura 7 ppreżentat li ż-żamma kapaċitanza tal I-film fuq densità ta 'kurrent ta' 6 mA / cm2 jistgħu jiksbu 94.2% tal-valur inizjali wara 100 ċiklu. Bħala riżultat, l-elettrodu I-film ikollu stabbilità tajba matul iċ-ċikli kontinwi.

4. Konklużjonijiet

G-films u I-films ġew fabbrikati b'kisja nanowires fidda fuq il-ħġieġ u ITO, rispettivament. It-trażmissjoni ta 'G-film żied mat-tnaqqis tal-ħxuna ta' G-films, u l-konduttività tista 'tittejjeb billi tiżdied it-temperatura tgħaqqid bis-sħana attribwiti lill titneħħa tat PVP u weldjatura ta' junctions ta nanowires fidda. Riżultati wrew li lG-film kellu proporzjon ogħla ta 'trażmissjoni għal Rs mhijiex dik tal nanotube karbonju u Graphene, li huwa sostitut promettenti ta ITO applikata f'oqsma optoelectronic. Barra minn hekk, il-kurvi CV ta 'I b'rita taħt rati differenti skanjar kellhom qċaċet redox ovvji li jindikaw prestazzjoni tajba tagħha ta pseudocapacitance elettrokimiku u r-riversibbiltà tajba matul il-proċess karika / skarika. Permezz ta 'esperimenti karika / skarika galvanostatic, wieħed jista' jara li l-kapaċitanza speċifiku ta 'I-film jiddependi fuq id-densità attwali, u jien b'rita juri l-istabbiltà elettrokimiku għolja. Fl densità ta 'kurrent baxx, l-tħassir ta' kapaċitanza speċifiku jistgħux jiġu injorati waqt, b'densità għolja attwali, il-kapaċitanza speċifiku imħassra b'mod drammatiku minħabba żmien qasir għat-tixrid ta 'joni. Għalhekk, nanowires fidda jkollhom l-applikazzjonijiet potenzjali kbar fl-apparat optoelectronic.

Kunflitt ta 'Interess

L-awturi jiddikjaraw li ma jkunx hemm kunflitt ta 'interessi fir-rigward tal-pubblikazzjoni ta' dan id-dokument.

rikonoxximenti

Dan ix-xogħol hija appoġġjata minn NSFC taħt Għotja Nru. 61307066, Fond Dottorat tal-Ministeru tal-Edukazzjoni tal-Ċina taħt nri Għotjiet. 20110092110016 u 20130092120024, Xjenza Naturali Fondazzjoni tal-Provinċja ta 'Jiangsu taħt Għotja Nru. BK20130630, il Programm Nazzjonali ta 'Riċerka bażika taċ-Ċina (973 Program) taħt Għotja Nru. 2011CB302004, u l-Fondazzjoni tal Key Laboratorju ta 'Mikro-Inerzjali Istrument u Advanced Navigazzjoni Teknoloġija, Ministeru tal-Edukazzjoni, iċ-Ċina, taħt Għotja Nru. 201204.



Id-dar | dwarna | Il-prodotti | L-aħbarijiet | Esibizzjoni | Kuntatt magħna | Feedback | Telefown ċellulari | XML | Main paġna

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

Tat-teknoloġija ta ' Guangdong Nanhai ETEB Co., Ltd