Page 50 - 《精细化工》2020年第9期
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·1764·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 37 卷

            2.1    单一金属纳米材料
            2.1.1   银纳米材料
                 银作为一种过渡金属，具备高熔点、高沸点、
            高硬度、高密度等特性，是导电性和导热性最好的
            金属。其晶格呈面心立方结构，因此具有良好的塑
            性，延展性仅次于金，并且银的化学性质稳定，无
            论在常温下或加热时均不与水和空气中的氧发生反
            应 [24-26] 。由于银性能优异，被广泛应用于各行业。
            与块体金属银相比，纳米银作为一种典型的功能性
            材料，除具备一般金属纳米材料的主要基本特性外，
            还具有在可见光区的表面等离子激元共振（Surface

            Plasmon Resonance，SPR）特性，因此，探索出有                   图 3   外加电流强度分别为 3（a）、5（b）、8（c）和 12 µA
            效的银纳米材料的制备方法在材料科学领域有重要                                  （d）作用下生长银纳米材料的 SEM 图            [30]
            作用。                                                Fig. 3    SEM images  of  the grown silver  nanostructures
                                                                      under 3 (a), 5 (b), 8 (c) and 12 µA (d) impressed
                 目前，模板法是制备纳米材料最常用的方法，                                       [30]
                                                                      currents
            但生长出的纳米材料受到模板的孔径及厚度约束，
            无法制备出宏观量级的纳米材料               [15] 。而 CAO 等  [27]       制备纳米材料的传统方法——电化学沉积法是
            提出在全固态环境下通过控制电场生长银纳米线阵                             用金属盐溶液作为电解液，而固态离子学法是选取
            列的制备方法打破了这一局限。研究发现，利用固                             在常温下具有高传输离子能力的快离子导体薄膜作
            态离子学法制备纳米材料时，可通过控制实验参数                             为通道，将阳极的离子传输至阴极，离子被还原并
            制备出形态可控的宏观量级纳米材料。ZHANG 等                     [28]  堆积，最终得到宏观长度达厘米级的金属纳米结构。
            用固态离子学法快速制备了宏观长度达到厘米级的                             而研究者们发现，快离子导体离子电导率的不同也
            的银纳米材料，并且在全固态环境下，可通过改变                             会导致金属纳米材料的形貌发生变化。ZHANG 等                    [31]
            施加在电极两端的电场强度或电流控制纳米材料的                             研究发现，选取离子电导率为 8×10              –4   mS/cm 的 AgI
            形貌。这一优点解决了传统的热分解法                   [16] 无法制备      作为薄膜时，生成排列混乱无序的银纳米线束；而
            出形态可控的金属纳米材料的问题。同时，SUN 等                    [29]   在同一电场强度下，选取电导率为 0.27 mS/cm 的
            研究了在不同电场强度下，制备不同形貌的纳米材                             RbAg 4 I 5 薄膜制备银纳米结构时，却生成了沿着电场
            料。他们选取 RbAg 4 I 5 和高纯度的银膜分别作为快                     方向整齐排列的银纳米线阵列。
            离子导体薄膜和电极，在电极两端分别施加依次增                                 目前，随着纳米科学技术的高速发展，研究者
            大的电场强度 200、600、1200 和 1500 V/m，在阴                  们对银纳米材料在各行业的应用做了深入探究。自
            极边缘生长出的纳米材料形貌有巨大差异，它们分                             20 世纪初印度物理学家 RAMAN 等             [32] 发现拉曼散
            别是银纳米束、银纳米管阵列、银纳米颗粒和银纳                             射以来，国内外学者对该应用不断做出新的突破。
            米叶子。这是因为，随着电场强度的增大，单位时                             XU 等  [30] 主要研究了不同形貌的银纳米材料作为表
            间单位面积内到达阴极用于生长纳米结构的银离子                             面增强拉曼散射（SERS）基底探测罗丹明 6G（R6G）
            数目增多，导致银原子结晶成核速率和堆积方式发                             溶液的检测灵敏度。利用固态离子学方法，将外
            生改变，最终形成不同形态的银纳米材料。此外，                             加电流分别控制在 5 和 12  μA，阴极分别生长出银
            该课题组     [30] 进一步研究了电流对银纳米线排列方式                    纳米线和银纳米芽团簇。研究表明，将它们分别作
            的影响，在电极两端分别施加依次增大的电流强度，                            为 SERS 基底测得极限浓度分别为 1×10            –13 和 1×10 –16
            在阴极分别生长出无序排列、有序排列的银纳米线                             mol/L。这一实验数据远远低于 20 世纪 90 年代 NIE
            和平行于表面密集排列的银纳米竹节簇阵列，如图                             等 [33] 使用银胶体纳米颗粒作为表面增强拉曼散射基
            3 所示。结果表明：可通过控制电流强度的大小改                            底检测 R6G 的极限浓度 2.0×10        –11  mol/L，固态离子
            变纳米线的有序排列度。当电流强度为 3 μA 时，银                         学法制备出的银纳米线大大提高了检测的灵敏度。
            纳米线随机排列；当电流强度增大至 5 μA 时，电场                         利用高粗糙度的纳米材料具有高检测灵敏度这一特
            对每个银离子的作用力增强，迫使部分银离子的迁                             性，XU 等    [34] 提出新思路，他们将电流控制在 4 和
            移方向开始平行于电场方向；随着电流强度增大至                             10 μA，制备出包裹着银纳米颗粒的银纳米线，将其
            8 及 12  μA 时，纳米线必须按照电场方向生长并且                       作为 SERS 基底用于检测水溶液中的三聚氰胺浓度。
            彼此合并。                                              研究表明，电流为 4 μA 时得到的银纳米线检测到三
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