雷博文，堵永國(guó)，王 震

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化學(xué)助劑作用下銀納米線生長(zhǎng)機(jī)制與尺寸控制的研究進(jìn)展

雷博文，堵永國(guó)，王 震

（國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 航天科學(xué)與工程學(xué)院 材料科學(xué)與工程系，湖南 長(zhǎng)沙 410073）

介紹了液相法制備銀納米線（AgNW）過程中常用的陽離子型控制劑、陰離子型控制劑和分子型控制劑三類化學(xué)控制劑對(duì)銀納米線尺寸的影響；闡述了不同種類化學(xué)控制劑的作用機(jī)理，總結(jié)了化學(xué)控制劑作用下銀納米線的形成機(jī)制，分別是：多孿晶顆粒單軸生長(zhǎng)機(jī)制、溶解平衡機(jī)制、定向附著機(jī)制以及自組裝機(jī)制；對(duì)液相法制備銀納米線過程中常用的高分子包覆劑的種類及作用機(jī)制進(jìn)行了歸納；最后結(jié)合實(shí)際問題，分別指出化學(xué)控制劑與包覆劑在制備銀納米線時(shí)的優(yōu)點(diǎn)與不足。

液相法；銀納米線；綜述；化學(xué)控制劑；包覆劑；作用機(jī)制

透明電極是一類可同時(shí)實(shí)現(xiàn)透明和導(dǎo)電功能的膜層，由透明基材與附著于其上的透明導(dǎo)電膜層構(gòu)成，廣泛應(yīng)用于各類光電功能器件，如智能手機(jī)和平板電腦的觸摸屏[1]、柔性顯示器中的核心部件有機(jī)發(fā)光二極管[2-4]等。

錫摻雜氧化銦（簡(jiǎn)稱ITO）是目前廣泛應(yīng)用的透明導(dǎo)電膜層材料，具有較好的光電性能。但I(xiàn)TO有兩大缺點(diǎn)，一是方阻較大，二是陶瓷材料的固有脆性，限制了其在柔性器件中的應(yīng)用。碳納米管[5-7]、石墨烯[8-10]及銀納米線[11-13]（Silver Nanowire,簡(jiǎn)稱AgNW）等新材料由于具有良好的柔性，有可能用于制備新一代性能更優(yōu)的透明電極。

在上述新材料中，AgNW導(dǎo)電性能優(yōu)良[14]，制備成本較低，柔性及環(huán)境適應(yīng)性較好。由AgNW制備的透明電極在相同透過率下的方阻最低，AgNW透明電極被認(rèn)為是最有競(jìng)爭(zhēng)力的新型透明電極。

研究表明，AgNW透明電極光電性能的優(yōu)劣主要取決于AgNW的長(zhǎng)度和直徑[15]，理想的AgNW應(yīng)該具有細(xì)且長(zhǎng)的特性，直徑小于30 nm，長(zhǎng)徑比大于800。目前實(shí)驗(yàn)室研究制備AgNW的方法很多，研究最多且最為成功的是液相反應(yīng)法。研究者們嘗試應(yīng)用各種原理，調(diào)整配方及工藝，試圖控制AgNW的直徑及長(zhǎng)徑比，獲得了大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，但是似乎并沒有很好地掌握AgNW尺寸控制的基本規(guī)律及原理。分析認(rèn)為，除了反應(yīng)體系的配方、反應(yīng)溫度及時(shí)間等基本參數(shù)外，影響AgNW直徑及長(zhǎng)徑比的主要因素有化學(xué)控制劑和包覆劑的種類及配比，從某種意義上講，化學(xué)控制劑和包覆劑的影響可能更大。本文重點(diǎn)對(duì)液相法合成AgNW過程中化學(xué)控制劑和包覆劑的作用規(guī)律及原理的研究現(xiàn)狀進(jìn)行概述，以期對(duì)AgNW尺寸控制的研究提供參考。

1 化學(xué)控制劑

用液相法如多元醇法[16]、溶劑熱法[17]、熱液法[18]等方法制備AgNW時(shí)，除了添加必要的溶劑、還原劑之外，通常還需要加入少量金屬鹽或者小分子化合物作為助劑來控制AgNW的形核與生長(zhǎng)過程，這些助劑統(tǒng)稱為化學(xué)控制劑。大量研究表明，金屬鹽和有機(jī)分子在液相法合成AgNW的過程中對(duì)控制AgNW的形核及長(zhǎng)大進(jìn)程起著非常重要的作用。根據(jù)化學(xué)控制劑的作用機(jī)理不同，可分為三類：陽離子控制劑、陰離子控制劑和分子控制劑。

1.1 陽離子型控制劑

陽離子型控制劑通常是具有可變價(jià)態(tài)金屬離子的鹽，常用的陽離子有Fe3+和Cu2+等。

Ma等[19]采用兩步滴加多元醇法制備AgNW，在PVP/乙二醇（EG）/AgNO3反應(yīng)體系中考察FeCl3和NaCl等控制劑對(duì)AgNW尺寸的影響。研究制得了直徑為80~323 nm，長(zhǎng)度為3.7~14.3 μm等不同直徑及長(zhǎng)度的AgNW，分析了Fe3+、Cl–等控制劑濃度對(duì)產(chǎn)物的影響。研究表明，F(xiàn)e3+的作用非常明顯，在其他條件一定時(shí)，很少量的Fe3+促進(jìn)銀納米棒的生成，產(chǎn)率約為65%；適當(dāng)增加Fe3+的含量有利于AgNW的生成，實(shí)驗(yàn)制得了直徑為135~296 nm，長(zhǎng)度為7.1~8.5 μm的AgNW?？赡艿臋C(jī)制是Fe3+由乙二醇還原為Fe2+，F(xiàn)e2+能快速除去多孿晶Ag表面的氧，避免了多孿晶Ag的氧化刻蝕；過量的Fe3+則會(huì)加速對(duì)銀納米結(jié)構(gòu)的刻蝕，得到的產(chǎn)物是納米顆粒。具體過程示意如圖1所示。

圖1 Fe3+在AgNW形成過程中作用機(jī)制示意圖

Liang等[20]報(bào)道了一種改進(jìn)的多元醇反應(yīng)體系制備AgNW。反應(yīng)體系也是PVP/乙二醇（EG）/AgNO3，引入CuCl2為控制劑，不銹鋼片作為輔助控制劑，反應(yīng)過程中全程攪拌。結(jié)果表明，Cl–通過與Ag+形成AgCl沉淀，控制了初始反應(yīng)中自由Ag+的數(shù)量，并且會(huì)加速AgNW的刻蝕，有利于形成銀顆粒；不銹鋼片則可以消耗本位生成的HNO3，緩解刻蝕效應(yīng)；Cu2+的存在似乎最為關(guān)鍵，由乙二醇還原Cu2+得到的Cu+可以去除多孿晶顆粒（MTP）表面的原子氧，同時(shí)消耗溶液中的氧氣，大大減少由于氧化刻蝕而生成的銀納米顆粒，促進(jìn)多孿晶顆粒生長(zhǎng)成AgNW。實(shí)驗(yàn)制得了直徑為55~65 nm、長(zhǎng)度為10~20 μm的AgNW。

Abbasi等[21]研究了PVP/（丙三醇+H2O）/AgNO3反應(yīng)體系制備AgNW，考察加入CoCl2對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響。結(jié)果表明，僅有Cl–的存在并不能促進(jìn)AgNW的生成，Co2+在多元醇的氧化過程中發(fā)揮了重要作用。較低的Co2+濃度會(huì)導(dǎo)致銀納米棒和納米顆粒的產(chǎn)生，實(shí)驗(yàn)在CoCl2的濃度為4 mmol/L條件下制得了直徑約200 nm、平均長(zhǎng)度為12.46 μm的AgNW。

1.2 陰離子型控制劑

陰離子型控制劑通常是指鹵素離子、含氧酸根離子、S2–等常見的陰離子。相比于陽離子控制劑，陰離子控制劑種類更加多樣，應(yīng)用較為廣泛。

Shobin等[22]采用多元醇（丙三醇）法制備AgNW，以NaCl為控制劑，在油浴加熱攪拌條件下制得了直徑55~65 nm、平均長(zhǎng)度為4 μm的AgNW。反應(yīng)中Cl–作為刻蝕劑和結(jié)構(gòu)引導(dǎo)劑，控制多孿晶Ag晶核的形成。在完全不添加NaCl的條件下，僅有銀納米顆粒生成，而在0~7.5 mmol/L范圍內(nèi)隨著Cl–濃度的增加，AgNW增多，且直徑和長(zhǎng)度均逐漸增大。

Wang等[23]系統(tǒng)研究了AgNW的成核與生長(zhǎng)過程，分別用水熱法和多元醇法并添加陰離子控制劑研究制備AgNW。水熱法的反應(yīng)體系是葡萄糖/AgNO3/PVP/去離子水，加入不同濃度NaCl的水溶液，在加熱和攪拌條件下制得了直徑為55~65 nm、平均長(zhǎng)度為25~31 μm的AgNW。分析認(rèn)為，Cl–與Ag+反應(yīng)形成AgCl沉淀作為AgNW的晶種，最終生長(zhǎng)成為尺寸各異的AgNW。在多元醇法的實(shí)驗(yàn)中，分別加入Cl–、Br–、I–以及SO42–，這些陰離子與Ag+形成AgX沉淀作為AgNW晶種，在加熱和攪拌條件下制得了如表1所示不同尺寸的AgNW。

表1 多元醇體系中AgNW和晶種的相關(guān)信息

Tab.1 The related information of AgNWs and seeds in polyols system

Chen等[17]利用醇熱法，反應(yīng)體系也是PVP/乙二醇（EG）/AgNO3，體系中引入陰離子型控制劑Na2S，研究S2–的作用及其機(jī)理。結(jié)果表明，S2–極大地促進(jìn)了AgNW的生長(zhǎng)，S2–與Ag+形成Ag2S沉淀，降低了溶液中用于在初始階段形成銀晶種的自由Ag+的濃度，之后Ag2S逐漸緩慢釋放Ag+到溶液之中，這些Ag+又成為AgNW生長(zhǎng)的原料?？刂芐2–的濃度，即可制得直徑可控的AgNW，在一定范圍內(nèi)，S2–濃度增大，AgNW長(zhǎng)度增加，直徑變大。

1.3 分子型控制劑

分子型控制劑是指具有一定還原性的小分子化合物。目前關(guān)于用分子型控制劑制備AgNW的研究較少，分子控制劑的種類有限，作用機(jī)制尚不明確。使用較多的分子控制劑有檸檬酸鈉（Na3C6H5O7）、各類維生素。與離子型控制劑不同的是，用分子型控制劑制得的AgNW長(zhǎng)徑比相對(duì)較小。

Yang等[18]用一種簡(jiǎn)單新穎的水熱法，不添加任何晶種和模板，僅僅在容器中添加AgNO3、檸檬酸鈉(Na3C6H5O7·2H2O)和水，在外層包裹鋁箔后放入熱爐中加熱，最優(yōu)反應(yīng)條件下制備得到了平均直徑為49~57 nm，長(zhǎng)度達(dá)到6 μm的AgNW。研究發(fā)現(xiàn)，增加檸檬酸鈉的濃度會(huì)導(dǎo)致AgNW的長(zhǎng)度變小，濃度過高則會(huì)導(dǎo)致類球形納米顆粒的生成。檸檬酸鈉在溶液中發(fā)揮了多重作用，一方面，在室溫下，檸檬酸鈉與Ag+形成復(fù)雜化合物；在高溫下，檸檬酸鈉又作為包覆劑來保護(hù)新形成的銀晶核，從而促進(jìn)銀晶核異相生長(zhǎng)成為AgNW。

Nadagouda等[24]在室溫下把維生素B2、AgNO3和超純水共同作用合成了AgNW，反應(yīng)中沒有添加任何特殊的包覆劑和分散劑，最終在異丙醇作為溶劑的條件下，銀納米顆粒組裝成為線狀結(jié)構(gòu)，平均直徑在10~20 nm，長(zhǎng)度則達(dá)到幾百微米。

2 銀納米線的行成機(jī)制

顯然，控制劑類型不同，AgNW生長(zhǎng)的規(guī)律及機(jī)制也不盡相同。人們從大量實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果中努力分析討論AgNW的形成與生長(zhǎng)機(jī)制，目的是實(shí)現(xiàn)AgNW尺寸的可控制備。到目前為止，比較有代表性的關(guān)于AgNW形成與生長(zhǎng)的機(jī)制有四種：多孿晶單軸生長(zhǎng)機(jī)制[16, 22, 25-27]、溶解平衡機(jī)制[17, 26, 28]、定向附著機(jī)制[29]及自組裝機(jī)制[30]。

2.1 多孿晶顆粒(MTP)單軸生長(zhǎng)機(jī)制

MTP單軸生長(zhǎng)機(jī)制是指具有固定形狀的多孿晶晶核（MTP）在PVP和Cl–以及金屬離子的共同作用下沿著特定方向生長(zhǎng)的機(jī)制。圖2為多元醇體系中AgNW的生長(zhǎng)機(jī)制圖。當(dāng)體系中不含有Cl–時(shí)，產(chǎn)物是以〈111〉和〈200〉為主要取向的銀納米顆粒。PVP分子選擇性地包覆在MTP的（100）晶面，而（111）面仍然保持活躍狀態(tài)，Ag原子聚集在（111）面，從而使AgNW沿著〈111〉方向生長(zhǎng)，同時(shí)金屬離子去除MTP表面吸附的氧原子以及溶液中的溶解氧分子，減少對(duì)AgNW的刻蝕作用。加入Cl–后，Cl–作為刻蝕劑和結(jié)構(gòu)引導(dǎo)劑，控制了MTP的成核過程，同時(shí)輔以金屬離子的作用最終促進(jìn)MTP生長(zhǎng)成為AgNW。多孿晶顆粒（MTP）單軸生長(zhǎng)機(jī)制是報(bào)道最多的一種，得到了很多研究者的認(rèn)可與支持[16, 22, 25-27]。

圖2 丙三醇中AgNW的生長(zhǎng)機(jī)制圖解

2.2 動(dòng)態(tài)溶解平衡機(jī)制

當(dāng)向溶液中添加陰離子控制劑如鹵素離子、S2–等離子時(shí)，這些離子就會(huì)與溶液中的Ag+發(fā)生反應(yīng)生成難溶化合物，難溶化合物一方面可以為還原得到的Ag原子提供附著位點(diǎn)，為進(jìn)一步生長(zhǎng)成為AgNW提供條件；另一方面可以在較高溫度下溶解，持續(xù)為AgNW的生長(zhǎng)提供Ag+。難溶化合物的生成與溶解可以達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，從而調(diào)節(jié)反應(yīng)進(jìn)程，得到不同尺寸的AgNW。Li等[28]在自制晶種多元醇法制備AgNW過程中，引入了KBr，在初始階段，五面孿晶Ag晶核由乙二醇還原得到，Br–為最初形成的Ag晶體提供靜電穩(wěn)定，同時(shí)，Br–與Ag+結(jié)合形成AgBr難溶化合物，降低了溶液中Ag+的濃度。由于AgBr的溶解度很小，Ag+的還原與Ag晶體的形成都比較緩慢，這個(gè)慢速過程有利于熱力學(xué)穩(wěn)定的MTP的形成，MTP是形成AgNW的必要條件。整個(gè)過程中，AgBr不斷地溶解釋放Ag+到溶液中，這些釋放的Ag+可以持續(xù)為MTP的生長(zhǎng)提供銀源，如圖3所示。Ding等[16]的研究結(jié)果也表明Ag+的還原過程和AgCl納米立方形成的動(dòng)態(tài)平衡對(duì)于AgNW收得率和形態(tài)的重要影響。Jiu等[26]也報(bào)道了一種陰離子A–和Ag+反應(yīng)生成的AgA的形成和溶解平衡機(jī)制，并系統(tǒng)地解釋了AgNW的生長(zhǎng)。

2.3 定向附著機(jī)制

定向附著機(jī)制認(rèn)為AgNW是通過多個(gè)小尺寸銀納米晶體扭轉(zhuǎn)結(jié)合在一起形成的，通過Ag成核中心的有序排列與定向聚集附著，最終生長(zhǎng)成為AgNW。

Murph等[29]在不添加任何表面活性劑、聚合物以及外部晶種的水溶液中，通過添加檸檬酸鈉與NaOH，制得了直徑僅30 nm、長(zhǎng)度超過20 μm的高質(zhì)量AgNW。該機(jī)制示意圖如圖4，反應(yīng)生成的Ag晶核具有孿晶取向，一定數(shù)量的Ag晶核通過自發(fā)而有序的排列，最終結(jié)合成為完整的AgNW。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果與Liz-Marzan等報(bào)道的“定向聚集”現(xiàn)象相近[31]。在Liz-Marzan的研究中，AgNW是在以DMF為還原介質(zhì)、添加PVP的條件下制得的，超高分辨率透射電鏡（HRTEM）分析表明AgNW是在二十面體與八面體自組裝和融合后形成。

圖4 通過定向附著機(jī)制演變成為一維AgNW過程示意圖

2.4 自組裝機(jī)制

自組裝機(jī)制認(rèn)為AgNW是銀納米顆粒（AgNP）和銀納米棒（AgNR）通過自組裝而形成的。Chien等[30]用PVP/AgClO4/EG反應(yīng)體系、以NaNO3為控制劑制備AgNW。研究發(fā)現(xiàn)，NO3–可以促進(jìn)較長(zhǎng)AgNW的生成。透射電鏡（TEM）觀察到在AgNR的結(jié)合區(qū)域處有AgNP附著，這些不連續(xù)的AgNP與AgNR自組裝形成直線（略有彎曲）結(jié)構(gòu)，隨著Ostwald熟化過程的進(jìn)行，AgNP消失，最終完全與AgNR融合形成AgNW，該機(jī)制示意圖如圖5所示。由于AgNP與AgNR的晶面取向不同，因此形成的AgNW具有多晶結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)包含了AgNP與AgNR界面區(qū)域之間的晶體取向錯(cuò)配。這種機(jī)制可能在多元醇法還原反應(yīng)的后期階段成為主導(dǎo)，使AgNW沿軸向生長(zhǎng)。該機(jī)制在Hu等[32]以及Ma等[19]的研究中也得到驗(yàn)證。

圖5 通過銀納米顆粒和銀納米棒的自組裝形成AgNW過程機(jī)制圖解

3 包覆劑

在制備AgNW的反應(yīng)體系中通常需加入樹脂溶解成樹脂溶液，溶液中大分子鏈的存在是銀納米晶體各向異性生長(zhǎng)成為AgNW的必要條件，習(xí)慣上將促進(jìn)AgNW生成的樹脂稱為包覆劑。

3.1 常用包覆劑及其作用

最常用的包覆劑為聚乙烯吡咯烷酮（PVP），在多元醇法制備AgNW的過程中，PVP常常被用于控制納米晶體的形狀和尺寸。其他包覆劑有十二烷基二甲基氧化胺[33]（DDAO）、十二烷胺[34]等。

Zhu等[35]用多元醇反應(yīng)體系，不添加任何控制劑，考察不同分子量的PVP（K-17，K-25，K-30，K-90）對(duì)AgNW尺寸及收得率的影響。結(jié)果表明，隨著PVP分子量增加，AgNW的平均長(zhǎng)度從3 μm增加至10 μm，AgNW收得率由40%增至90%。Ran等[36]報(bào)道了多元醇反應(yīng)體系一步法試驗(yàn)中選用不同分子量PVP的混合物作為包覆劑，制得了平均直徑約25 nm，長(zhǎng)徑比大于1 000的AgNW。Li等[37]采用多元醇法研究了不同分子量的PVP對(duì)銀納米棒和納米線的長(zhǎng)徑比的影響，結(jié)果表明，PVP的分子量太小時(shí)（K-15），只能制得直徑不均勻、長(zhǎng)徑比約為25左右的銀納米棒；而用較大分子量的PVP時(shí)（K-90），可以得到直徑均勻，長(zhǎng)徑比在250左右的AgNW。Song等[38]通過對(duì)不同分子量PVP制得的產(chǎn)物的光譜分析和平均尺寸的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，獲得了PVP的分子量與產(chǎn)物尺寸、產(chǎn)量等之間的關(guān)系。Gómez-Acosta等[39]在研究中描述了典型多元醇法合成銀納米結(jié)構(gòu)的尺寸與形狀的演變過程，不加入任何控制劑，僅添加短鏈PVP，制備得到了高產(chǎn)率的AgNW。

除了PVP之外，其他種類的包覆劑也引起了研究者的關(guān)注。在Matsune等[33]的研究中用兩親分子十二烷基二甲基氧化胺（DDAO）代替PVP，制備得到了AgNW，且多數(shù)AgNW平均直徑為70 nm，長(zhǎng)度超過10 μm，長(zhǎng)徑比超過了1 000。Zhao等[40]則創(chuàng)新地將甲氧基聚乙二醇和PVP的二嵌段共聚物（mPEG-b-PVP）作為包覆劑替代PVP均聚物引入多元醇反應(yīng)制備得到了尺寸均勻，直徑在60~75 nm，長(zhǎng)度約20 μm的AgNW。You等[34]采用簡(jiǎn)單的酒精熱法，以十二烷胺作為包覆劑，制備得到了平均直徑20~40 nm，長(zhǎng)度大于10 μm的AgNW。

3.2 包覆劑的作用機(jī)制

晶體生長(zhǎng)形態(tài)主要由熱平衡下的表面自由能決定。在納米尺度，過渡族面心立方金屬傾向于形成五邊孿晶結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)被限制在最低能量的{111}晶面。在多元醇法合成各向異性銀納米結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)機(jī)制中，一般認(rèn)為，PVP大分子與銀納米晶體{100}晶面間的相互作用比與{111}晶面的作用更強(qiáng)，在銀納米晶體生長(zhǎng)過程中可以作為結(jié)構(gòu)引導(dǎo)劑同時(shí)作為防止聚集的包覆劑[35]。具體機(jī)制可描述為：銀離子被還原成為原子后形成銀簇，根據(jù)表面自由能最小原理，銀簇傾向于形成如圖6所示的五邊形孿晶結(jié)構(gòu)。PVP含有的強(qiáng)極性基（如羰基）可以與銀離子形成配位化合物，能促使銀離子被還原為銀原子，并在PVP分子鏈的引導(dǎo)下長(zhǎng)成銀納米線[37, 41]，如圖7和圖8所示。

圖6 AgNW的形成機(jī)制圖解

圖7 PVP-Ag配位化合物三維結(jié)構(gòu)圖解

圖8 PVP-Ag配位化合物一維結(jié)構(gòu)圖解，紅色，藍(lán)色和白色小球分別代表氧原子，氮原子和碳原子

4 結(jié)束語

化學(xué)控制劑和包覆劑是液相法制備AgNW的重要部分，對(duì)于AgNW的尺寸控制具有關(guān)鍵作用。常用的化學(xué)控制劑可以分為陽離子型控制劑、陰離子型控制劑和分子型控制劑，這三類控制劑在AgNW生長(zhǎng)過程中的作用機(jī)理不同，相應(yīng)地AgNW的生長(zhǎng)機(jī)制以及最終的尺寸也存在差異，通過總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，可以歸納得出四種機(jī)制：多孿晶顆粒單軸生長(zhǎng)機(jī)制、溶解平衡機(jī)制、定向附著機(jī)制以及自組裝機(jī)制；高分子包覆劑是液相法制備AgNW時(shí)用于控制納米晶體形狀和尺寸的必要助劑，通過與銀離子形成配位化合物，促使銀離子被還原為銀原子，進(jìn)而使銀原子在大分子鏈的引導(dǎo)下長(zhǎng)成AgNW，最終影響AgNW的尺寸。

因此，研究并闡明AgNW在化學(xué)控制劑和包覆劑作用下的生長(zhǎng)機(jī)制有利于優(yōu)化AgNW尺寸的控制效果。但是，要實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)AgNW尺寸的精確控制，仍需做大量的研究工作。對(duì)于化學(xué)控制劑，其種類多樣，可選擇性較大，成本較低。但是也存在以下兩個(gè)問題：①AgNW的生長(zhǎng)對(duì)于化學(xué)控制劑的濃度敏感，故濃度控制要求苛刻；②化學(xué)控制劑對(duì)AgNW生長(zhǎng)機(jī)制的影響機(jī)制復(fù)雜，大多數(shù)還是停留在猜想或假設(shè)階段。對(duì)于包覆劑，其作用機(jī)制相對(duì)明確，且濃度控制要求相對(duì)寬松，在AgNW產(chǎn)物中不易引入其他物質(zhì)。但存在的關(guān)鍵問題是如何高效快速地將AgNW與包覆劑分離。另外，結(jié)合實(shí)際問題，由于已有的研究對(duì)AgNW產(chǎn)物的產(chǎn)率關(guān)注不夠，要得到高產(chǎn)率高長(zhǎng)徑比的AgNW，需要解決以下實(shí)際問題：①包覆劑很難有效去除，且去除效果難以定量表征；②在添加化學(xué)控制劑和包覆劑制備AgNW過程中，不可避免地存在銀納米顆粒及長(zhǎng)徑比很小的銀納米棒等副產(chǎn)物，僅僅通過簡(jiǎn)單的離心操作很難得到純凈的AgNW。

液相法制備AgNW應(yīng)特別關(guān)注化學(xué)控制劑和包覆劑對(duì)AgNW尺寸的影響規(guī)律及作用機(jī)制。要實(shí)現(xiàn)對(duì)AgNW尺寸的精準(zhǔn)控制，推動(dòng)AgNW透明電極的技術(shù)進(jìn)步，仍面臨不小的挑戰(zhàn)。

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（編輯：陳豐）

Research progress in study of growth mechanism and size control of silver nanowires under action of chemical additives

LEI Bowen, DU Yongguo, WANG Zhen

(Department of Material Science and Engineering, College of Aerospace Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)

The effects of three kinds of chemical control agents, such as cationic control agent, anionic control agent and molecular type control agent, on the size of AgNW, which are commonly used in the preparation of silver nanowires by liquid phase method, are introduced. The control mechanism of different types of chemical control agents is described after which the formation mechanism of silver nanowires under the action of chemical control agents are summarized, which includes the single axis growth mechanism, the dynamic dissolution and formation mechanism, the coarsening mechanism via oriented attachment process and the growth mechanism via self-assembly of silver nanoparticles and nanorods; after that, the types and control mechanism of the polymer coating agent used in the preparation of silver nanowires by liquid phase method are summarized; finally, combining with practical problems, the advantages and disadvantages of the chemical control agent and the coating agent in the preparation of silver nanowires are pointed out, separately.

liquid phase method; silver nanowires; review; chemical control agent; coating agent; mechanism of action

10.14106/j.cnki.1001-2028.2017.01.001

TG146.3+2

A

1001-2028（2017）01-0001-07

2016-10-21

堵永國(guó)

堵永國(guó)（1956－），男，江蘇南通人，教授，主要研究方向?yàn)榻饘俟δ懿牧希珽-mail: nudtdyg@126.com;

雷博文（1992－），男，陜西西安人，研究生，主要研究方向?yàn)榧{米銀材料及電子漿料，E-mail: lbw3180@163.com 。

http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1241.TN.20161230.1018.001.html

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-12-30 10:18:53