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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:洪勝棋
研究生(外文):Hon, Sheng-Chi
論文名稱:奈米銀線化學還原法合成與性質
論文名稱(外文):Preparation of Silver Nanowires by Seed-mediated Growth Method and Their Properties
指導教授:洪敏雄洪敏雄引用關係
指導教授(外文):Hon, Min-Hsiung
口試委員:方冠榮呂英治鄭錫恩
口試委員(外文):Kung-Zong FungIng-Chi LeuHsyi-En Cheng
口試日期:2010-07-12
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:材料科學及工程學系
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:79
中文關鍵詞:晶種還原法透明導電膜
外文關鍵詞:seed-mediated growth methodtransparent conductive films
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目前光電產品所使用的透明導電膜中,以銦錫氧化物(tin doped indium oxide, ITO)為主流材料,ITO因具高透光性與良好的導電性,已廣泛應用在各種光電元件之導電電極,然而因為ITO中的銦儲量短缺、價格昂貴、具毒性,導致轉而尋求其他取代材料。本研究將以所合成的銀奈米線應用在透明導電膜上,探討其取代傳統以ITO為主要透明導電膜材料的機會。
本論文利用溶液法製備銀奈米線,使用晶種還原法(seed-mediated growth method),有別於前人所用的氯化鉑(PtCl2)還原之鉑顆粒為晶種來源,本研究認為鈀與銀擁有相同的面心立方結構(FCC),且晶格常數也十分接近,所以本研究以氯化鈀(PdCl2)還原提供之鈀顆粒作為合成銀奈米線時的晶種來源。利用乙二醇在高溫160℃具有還原特性,將硝酸銀(AgNO3)還原出銀原子,並加入PVP保護劑幫助銀奈米線成長。
實驗結果顯示,合成時所使用的PVP分子量、PVP與AgNO3莫耳比、PdCl2晶種濃度,以及PVP與AgNO3添加總量等參數,皆會影響銀奈米線成長,又以PVP與AgNO3莫耳比影響最大。UV-visible 吸收光譜顯示最終產物為銀奈米線,並利用SEM及TEM觀察其奈米線的結構。本研究成功製備直徑約為200 nm、平均長度約為14.9um的銀奈米線。
將所合成的銀奈米線排列成網絡結構,以導電高分子PEDOT穩固其結構以製備透明導電膜。銀奈米線經過350℃、40min熱處理後,大幅降低其片電阻。為了保持良好的電性,且維持不錯的光學穿透度,選擇銀奈米線面積密度為2.62 mg/cm2時為最佳參數,其片電阻約為38.7Ω/□,而穿透度約75%。
關鍵字:銀奈米線
Because ITO possesses high optical transparency and good conductivity, it has been widely utilized in electrodes of optoelectronic device. However, the mineral resources of indium are limited, the price is high and it is toxic, many researchers seek alternative materials for ITO. This research would like to use silver nanowires to fabricate transparent conductive film in order to replace ITO material.
The seed-mediated growth method was used to synthesize silver nanowires. The Pd reduced from PdCl2 could serve as source of seeds for growth of silver nanowires because of their close match in crystal structure and lattice constants. AgNO3 could be reduced with EG at the temperature of 160℃. Besides, in the presence of poly(vinyl pyrrolidone) (PVP), it would help the formation of silver nanowires.
The experimental results show that the parameters of molecular weight of PVP, the molar ratio of PVP and AgNO3, the PdCl2 seed concentration, and the total amount of reactants would influence the formation of silver nanowire. UV-visible absorption spectra indicate that the product is the silver nanowires, and SEM and TEM were employed to characterize the structures of silver nanowires. From experimental results, we synthesize silver nanowire with a diameter of about 200 nm and a length of about 14.9 um.
Finally, we fabricated the transparent conductive films consisting of random meshes of silver nanowires and used the PEDOT to stabilize the mesh structure. Random meshes of silver nanowires could reduce the sheet resistance greatly after 350℃, 40min heat treatment. In order to maintain good transparency and low sheet resistance, we fabricated the film with an the area density of silver nanowires of 2.62 mg/cm2 and obtained the Ag NW/PEDOT film of 75% optical transmittance and 38.7 Ω/□ sheet resistance.
key word:silver nanowire
總目錄
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2研究動機與目的 4
第二章 文獻回顧 5
2-1 銀奈米線的製備方法 5
2-1-1 模板合成法(template-mediated process) 5
2-1-2 物理化學法( physical chemistry method) 8
2-1-3 化學溶液法(soft solution method) 8
2-1-3-2 多元醇還原法(polyol process) 10
2-1-4 二氧化鈦薄膜生長銀奈米線法 13
2-1-5 零維奈米結構之自組裝法 15
2-2 導電高分子 16
2-2-1 導電高分子─聚(3,4-二氧乙基塞吩) /聚苯乙烯磺酸 20
2-2-2 聚(3,4-二氧乙基塞吩) / 聚苯乙烯磺酸的應用 21
第三章 實驗方法與步驟 26
3-1 化學藥品 26
3-2 銀奈米線的製備 27
3-2-1 改變聚乙烯吡咯烷酮(PVP)與硝酸銀莫耳比進行銀奈米線製備 27
3-2-2 改變晶種濃度進行銀奈米線成長 30
3-2-3 改變反應物添加總量進行銀奈米線的成長 30
3-3 利用合成出的銀奈米線製備透明導電膜 31
3-4 材料分析及電性量測 33
3-4-1 銀奈米結構UV-vis 吸收光譜分析 33
3-4-2 銀奈米結構SEM分析 33
3-4-3 銀奈米線製備透明導電膜電性量測 34
3-4-4 銀奈米結構TEM分析 34
3-4-5 銀奈米線之XRD分析 34
第四章 結果與討論 35
4-1銀奈米線基本成長 35
4-1-1改變PVP與硝酸銀莫耳比的影響 35
4-1-2改變晶種濃度進行銀奈米線成長 43
4-1-3改變PVP與AgNO3添加總量的影響 49
4-2透明導電膜的製備 53
4-2-1銀奈米線製備透明導電膜的影響 53
4-2-2熱處理對銀奈米線透明導電膜之影響 62
4-2-3 銀奈米線含量對於導電膜性質之影響 70
第五章 結論 76
參考文獻 78
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