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《中国工程物理研究院》 2017年
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石墨烯基纳米银/金复合物的制备及导电墨水应用研究

杜云峰  
【摘要】:纳米材料由于其独特的量子尺寸效应、表面效应、体积效应以及宏观量子隧道效应等,使得其具有独特的光学性能、电学性能、热学性能、力学性能、磁学性能以及催化性能,在各个领域都具有巨大的应用潜力。本文基于石墨烯纳米材料和银/金纳米材料分别采用循环冷却超声化学法和恒温超声化学法制备了石墨烯基纳米银/金复合物,并在此基础上制备了石墨烯基纳米银复合物导电墨水,该导电墨水具有优异的导电性、贮存稳定性以及柔韧性,有望在印制电子技术中发挥重要作用。在不添加任何稳定剂的情况下,采用循环冷却超声化学法用柠檬酸钠还原硝酸银原位制备了石墨烯基纳米银复合物,并研究了反应时间、温度、反应物浓度以及还原剂对石墨烯基纳米银复合物性能的影响。利用紫外-可见吸收光谱、X射线衍射、原子力显微镜、透射电镜和拉曼光谱等手段对制得的复合物进行了表征,结果表明:制备的纳米银颗粒均匀分布在石墨烯片表面;纳米银粒径在10 nm左右、粒径分布均匀;石墨烯与纳米银有良好的结合关系。实验表明适量的柠檬酸钠不仅能还原硝酸银,还能遏制纳米银的团聚;适量氧化石墨烯不仅能为纳米银提供吸附位点,还能提高胶体稳定性。采用恒温超声化学法,在不添加任何稳定剂的情况下,以柠檬酸钠还原氯金酸原位制备了石墨烯基纳米金复合物,利用紫外-可见吸收光谱研究了反应时间、反应物浓度、超声作用以及氧化石墨烯对复合物性能的影响。利用原子力显微镜对制得的复合物进行了微观表征,发现制备的纳米金颗粒粒径在20 nm左右,同样具有良好的微观形貌和与氧化石墨烯的良好的结合性能。实验表明超声化学法在制备球形金属纳米颗粒方面具有独特优势。以制得的石墨烯基纳米银复合物为导电相,以水为溶剂,再添加微量的乙醇、乙二醇、丙三醇和少量的丙烯酸树脂,制备了质量分数为10%的复合物导电墨水。以普通钢笔在Kodak喷墨打印相纸上用导电墨水印制导电线路,对墨水进行了直写性能试验,并对导电线路采取了水洗、超声处理、热烧结等后处理工艺。结果表明,导电线路在适当后处理后电阻率为15.4μΩ·cm,约为块体银的9.6倍,能满足一般电路要求。本研究制备的石墨烯基纳米银复合物墨水能在实际中得到应用。本文采用超声化学法制备了石墨烯基纳米银/金复合物,并研究了石墨烯基纳米银复合物导电墨水的制备及应用,该新型复合物还有望在催化剂、传感器等领域得到更多的应用。
【学位授予单位】:中国工程物理研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB383.1;TB331

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【参考文献】
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