金屬納米線定向生長方法與流程
2023-10-17 19:32:24 1
本發明涉及製備平行有序一維納米材料技術領域，特別是涉及金屬納米線定向生長方法。
背景技術：
一維納米材料已經被廣泛應用在當今社會的許多領域，比如探測、傳感、透明導電電極、晶片等。不管是在科學研究還是實際應用中，對於納米材料已經不僅僅是要求製備出尺度在1-100nm的材料，而是如何能控制它們的形貌、分布、複合結構以及將其與其它結構或系統很好的整合等。對於一維納米材料而言，方向、密度、分布等對其性能影響直至應用至關重要。所以尋找能控制納米線方向、密度和分布的合成方法勢在必行。幾十年來，人們為了這個目標做了許多努力，有多種控制一維材料生長的方法被研製出來，大致可以分為「自上而下」和「自下而上」兩類。前者主要是利用光刻蝕和離子刻蝕等把母版加工成想要的納米形貌。這種方法，特別是離子刻蝕，由於其高精準性，取得了巨大的成功，直到今天仍然被應用在晶片製造技術上。但是其局限性也較大，工藝複雜、造價較高、製備過程比較緩慢等。其次，自上而下刻蝕不能製備出複雜的納米結構，而且製備出來的納米結構也受限於母版材料。這些問題制約了「自上而下」技術的進一步發展。最近，隨著納米技術的進步，「自下而上」的技術有望突破這一技術瓶頸。它主要是指從原子或者分子的層面製備成想要的納米結構，可以快速、方便的製備出具有複合元素組分和複雜結構的一維納米材料。從具體的方法來看，「自下而上」技術又可以分為先生長後排列法和原位生長法。其中前者主要是指先生長出想要的一維納米材料，然後利用各種方法，將這些一維納米材料排列成有序的陣列，並轉移到需要的基底上如機械力的壓力法、液體流動法、langmuir-blodgett技術、吹泡法、蒸發誘導法、電場誘導法、磁場誘導法等。這些方法取得了很大的成功，豐富了一維材料的種類，在很多領域如透明導電膜和sers都有較好的應用。但是，先生長再排列這一方法，也有局限性。首先製備出一維材料再轉移，操作複雜造價高。其次在製備好一維納米材料然後轉移到目標基底的過程中，往往沒有一個有效的方法來控制納米材料的空間分布和密度，這對於更加精準的應用一維納米材料是非常不利的。而「自下而上」技術中的原位生長法，有望解決這個問題。這一方法是指在直接生長出想要的一維納米材料，包括朝向(有序排列)、元素組分、複合結構等。此方法可以有效的控制一維納米材料的方向、密度、分布等。目前已經被開發出的方法包括：晶種限制生長法、半導體控制生長方向法、藍寶石表面生長法、模板法等。目前已有的原位生長法，是解決一維納米材料方向、密度、分布等參數的有效途徑。然而，這些方法種類還不夠豐富，有其局限性，比如大多數原位生長法是用來合成半導體納米線，需要特殊的基底或模板等。為了更好的利用一維納米材料，研發新的原位生長方法很有必要。
技術實現要素：
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種金屬納米線定向生長方法。
本發明的技術方案如下：一種金屬納米線定向生長方法，s1在室溫室壓下將可以置換出ag的金屬或金屬氧化物作為還原劑，在agno3溶液中將ag+還原在彎曲的襯底上，在襯底上生成平行有序定向ag納米線陣列；
s2將負載有ag納米線的襯底用去離子水清洗後在真空箱內乾燥。
優選地，在agno3溶液中將步驟s1中負載了平行有序定向ag納米線陣列的襯底旋轉60～120度後，利用還原劑進行二次生長，二次生長後得到ag納米線規則排列的網狀結構。
優選地，襯底在進行生長ag納米線陣列前利用乙醇和去離子水清洗後自然乾燥。
優選地，agno3溶液的濃度為0.5～10mm,置換反應時間為10min～3h。
優選地，襯底的曲率半徑為1cm～∞。
優選地，步驟s2中負載ag納米的塑料襯底在真空箱內乾燥時間為2～6h。
優選地，所述還原劑為含cu2o微米顆粒的乙醇溶液，其密度為0.2mg/ml～10mg/ml。
優選地，所述還原劑為含zn微米顆粒的乙醇溶液，其密度為0.2mg/ml～10mg/ml。
優選地，所述襯底為聚對苯二甲酸乙二醇酯襯底、聚苯乙烯襯底或玻璃襯底。
本發明的有益效果是：
1、本發明是在彎曲的襯底上直接生長定向有序的ag納米線陣列及其網狀陣列的方法，此方法操作簡單、製備過程在室溫下完成，不需要高溫高壓，不產生有毒物質。需要的材料簡單，不需要對生長基底進行預處理。可以簡單有效控制生長ag納米線方向、密度、分布等。
2、ag納米線生長控制機理具有普適性，可以應用於製備其它一維納米材料。製備過程容易在大範圍內實現，具有很好的實際應用前景。
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步描述。
附圖說明
圖1為本發明實施例1所合成的ag納米線平行有序定向陣列；
圖2為本發明實施例2所合成的ag納米線網狀陣列；
圖3為本發明實施例3所合成的ag納米線平行有序定向陣列；
圖4為本發明實施例4所合成的ag納米線平行有序定向陣列；
圖5為本發明實施例5所合成的ag納米線平行有序定向陣列。
具體實施方式
為了更充分理解本發明的技術內容，下面結合具體實施例對本發明的技術方案進一步介紹和說明。
一種金屬納米線定向生長方法優選實施例：
實施例1：
室溫下，用乙醇和去離子水超聲清洗聚對苯二甲酸乙二醇酯pet襯底表面5min後自然乾燥。將20μl2mg/mlcu2o乙醇溶液滴到pet襯底表面，乙醇揮發後，將pet襯底彎曲至3cm曲率半徑並放入5mmagno3溶液中，1h後反應結束。利用去離子水清洗pet襯底表面，然後在真空乾燥箱乾燥3h，得到平行有序定向的ag納米線陣列，如圖1所示，所合成的ag納米線平行有序陣列，線寬約100nm，線長40～200μm。。
實施例2：
室溫下，用乙醇和去離子水超聲清洗pet襯底表面5min後自然乾燥。將20μl2mg/mlcu2o乙醇溶液滴到pet襯底表面，乙醇揮發後，將pet彎曲至3cm曲率半徑並放入5mmagno3溶液中，30min後取出pet襯底並將其彎曲方向旋轉90度，再次放入agno3溶液中反應30min。然後利用去離子水清洗pet襯底表面，再在真空乾燥箱乾燥3h，得到ag納米線交叉網狀陣列，如圖2所示。
實施例3：
室溫下，用乙醇和去離子水超聲清洗3cm曲率半徑的彎曲聚苯乙烯(ps)襯底表面5min後自然乾燥。將20μl2mg/mlcu2o乙醇溶液滴到ps襯底表面，乙醇揮發後，將裝載有cu2o的ps襯底放入5mmagno3溶液中，1h後反應結束。利用去離子水清洗ps襯底表面，然後在真空乾燥箱乾燥3h，得到平行有序的ag納米線陣列，如圖3所示。
實施例4：
室溫下，用乙醇和去離子水超聲清洗pet襯底表面5min後自然乾燥。將20μl0.5mg/mlzn乙醇溶液滴到pet襯底表面，乙醇揮發後，將pet襯底彎曲至3cm曲率半徑並放入5mmagno3溶液中，1h後反應結束。利用去離子水清洗pet襯底表面，然後在真空乾燥箱乾燥3h，得到平行有序的ag納米線陣列，如圖4所示。
實施例5：
室溫下，用乙醇和去離子水超聲清洗3cm曲率半徑的彎曲玻璃襯底表面5min後自然乾燥。將20μl2mg/mlcu2o乙醇溶液滴到玻璃襯底表面，乙醇揮發後，將裝載有cu2o的玻璃襯底放入5mmagno3溶液中，1h後反應結束。利用去離子水清洗玻璃襯底表面，然後在真空乾燥箱乾燥3h，得到平行有序的ag納米線陣列，如圖5所示。
以上所述僅以實施例來進一步說明本發明的技術內容，以便於讀者更容易理解，但不代表本發明的實施方式僅限於此，任何依本發明所做的技術延伸或再創造，均受本發明的保護。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。