一维纳米同轴电缆的制备及性质表征

【摘要】： 由导电高聚物包覆的一维纳米金属体系,由于其具有的独特形貌、优异的光、电和催化性能,以及在磁性方面所具有的独特特性,引起了科学家们的广泛研究。通过在一维金属纳米粒子外包覆一层紧密的导电高聚物,不仅可以防止团聚,而且可以有效的弥补一维纳米金属粒子在空气中极不稳定的缺陷。同时,由于导电聚合物本身所固有的优异的导电性能,保持了金属纳米粒子的导电性能。此外,聚合物层还可以增加体系的柔韧性,在一定程度上改善它的加工性。使一维金属纳米粒子未来在纳米微电子及纳米电路中的应用成为可能。 利用金属纳米线的高表面原子比率的特性,在其表面可以吸附一定的阳离子的原理,原位制备出银—聚吡咯同轴纳米电缆。通过zeta电位测定证明了,通过用醋酸铜水溶液处理银纳米线,在银纳米线的表面吸附了一层Cu~(2+)离子。该离子层可以在不另加入其他氧化剂的情况下氧化吡咯单体在银纳米线表面发生聚合。同时,体系中的醋酸根对PH值有缓冲作用,有效的保护银纳米线不被反应中生成的氢离子蚀刻,并可以防止聚吡咯链段过度氧化。通过适当增加氧化剂浓度,可以获得聚合物层厚度达道50nm银一聚吡咯纳米同轴纳米电缆。 报道了不同氧化剂对聚吡咯分子链在银纳米线上吸附形态的影响。由于多元醇法所获得的银纳米线具有表面增强拉曼活性,因而可以对银—聚吡咯纳米电缆拉曼光谱的分析获得关于分子构象,吸附形态等方面的诸多信息。通过对比不同氧化剂制备的银—聚吡咯纳米电缆的拉曼光谱,我们推测利用醋酸铜制备银—聚吡咯同轴纳米电缆中,聚吡咯分子通过N原子与银原子成键在银线表面呈“站立”状态,而利用硝酸银制备的同轴纳米电缆中,聚吡咯在银纳米线表面为“平躺”状态。同时,结合HRTEM,ED,XPS等结果,我们推测醋酸铜体系中,聚吡咯分子链存在各向异性的现象。 本论文还对其他金属离子氧化物制备银—聚吡咯纳米电缆进行了讨论,并对PH值对产物形貌及组成进行了详细讨论。