电极还原银-可行性分析

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1、刘老师，您好。下面是我的一点总结，第一部分是关于电化学沉积银纳米线的相关研究。第二部分是在SBA-16孔道内电沉积Fe纳米线的研究，您看这作为可行性的依据如何。根据电化学沉积的原理在介孔材料的孔道内必须有介质作为导电的物质从而为银离子不断的提供电子，形成纳米线的话，银离子在孔道内必须可以自由的移动；要想形成银纳米离子，可以利用氮化了的介孔材料为载体在其孔道内成功的合成了银纳米颗粒[1]，经过氮化，SBA-15的表面被-NHx修饰，-NHx与银离子之间的强相互作用有利于将银离子固定在介孔材料的孔道内部，从而达到原位还原在孔道内获得银纳米颗粒，前提是存在

2、能为银离子不断提供电子的传导介质。电化学沉积的原理及过程如下：两个电极至少被一个电解质相所隔开。当施加一个外电场时，带电粒种从一个电极移动到另一个电极，电化学反应发生在两个电极上。当施加一个外电场时，带电粒种从一个电极移动到另一个电极，电化学反应发生在两个电极上。连在供应电源正极上的是阳极，发生的是氧化反应；连在电源负极的是阴极，发生的是还原反应。阴极反应一般伴随着沉积过程，也就是说电沉积大部分是发生在阴极。当电极达到更负的电势时（例如，将工作电极与一个电池或电源的负端接在一起），电子的能量就会升高。当此能量高到一定程度时，电子就从电极迁移到电解液中

3、物种的空电子轨道上。在这种情况下，就发生了电子从电极到溶液的流动。同理，通过外加正电势使电子的能量降低，当达到一定程度时，电解液中溶质上的电子将会发现在电极上有一个更合适的能级存在，就会转移到那里。电子从溶液到电极的流动，是氧化电流。模板法合成的最多的产物是纳米线、纳米棒和纳米管，也包括这些形貌的阵列结构。模板法电沉积不需要高温下形成液相的催化剂，并且避免纳米线尖端的催化剂颗粒对纳米线性质和应用的影响。不过模板法合成的纳米线经常是多晶的，而且需要寻找合适模板和后续去除模板等步骤。基于模板法的电化学沉积过程：在模板的一端面离子溅射或者热蒸发一层导电金属

4、，然后利用这层导电的金属作为工作电极，在产物电沉积进入模板后再去除模板。电沉积过程中，当一个小的棒形成后，电场会集中在该棒的尖端，所需要生长的材料会不断的在纳米棒的尖端沉积而持续生长。[2]相比较于金属纳米线从模板底部开始沉积，如果化学修饰模板内壁，使沉积的产物更倾向于沉积在模板的内壁，那得到的就是金属纳米管。[3]结合模板的电沉积方法制备的金属纳米线大部分是多晶的，使用脉冲电沉积，可以获得单晶的Bi，Cu的纳米线，脉冲电沉积有利于单晶的形成，但不是必要条件，在恒电位下，Bi单晶纳米线也可获得。模板法电沉积合金或者二元金属纳米线非常方便，电解液中包含

5、两种金属离子，选择合适的浓度和电位即可电沉积得到不同比例的金属合金或者二元金属纳米线。除了金属，很多半导体的一维纳米结构也被合成出来。Routkevitch等人在CdCl2和硫磺的二甲基亚枫（DMOS）溶液中使用交流电化学沉积了CdS。其反应过程如下：Pefia等人在AAO模板中使用循环伏安法合成了CdSe，电解液是CdSO4,H2SO4和SeO2.用类似的技术，AgTe也被合成出来。通过在ZnCl2的DMOS溶液中通入氧气，在AAO中电沉积合成出晶体质量很好ZnO纳米线。单晶的ZnO纳米线在90摄氏度的硝酸锌溶液中被合成出来。三种元素构成的半导体化

6、合物同样可以合成出来，比如说Bi2−xSbxTe3纳米线，Bi2Te3−ySey纳米线阵列等。除了金属和半导体，聚合物的1D纳米结构同样可以在模板中电沉积合成。Penner和Martin首先在聚碳酸酯模板中电沉积合成出来吡啶的纳米线和纳米管。他们还进一步在AAO中合成出poly(N-methylpyrrole)(PMPy),polyaniline(PANI)以及poly(3-methylthiophene)(P3MT)纳米线。Chen等人以碳纳米管作为导电的模板合成了吡啶纳米线。电沉积聚合物纳米材料过程和电沉积金属、半导体不同点在于发生的是在阳极的氧

7、化反应过程。结合模板的电沉积有一个特点，就是可以很容易得到分段的1D纳米结构。。比如说在一个含有低浓度铜离子以及高浓度镍离子的电解液中，分别采用较小的负电位和更大的负电位来沉积。铜和镍的沉积电位有明显差别，在比较小的负电位时，只有铜的沉积；当采用更负的电位时，沉积的主要是Ni，仅有极少量的铜。金属－半导体的分节纳米线，如Au－CdS－Au，也可以用这种方法合成出来。在电沉积过程中，电位是驱动力。根据Fleury的报道[4]，表面临界电场是新的晶粒形成的必要条件，这个临界电场是和衬底相关的常数。当核形成后，在生长时因为消耗了周围的银离子，电场的崩塌会抑

8、制新的成核。同时晶体的生长速度随晶粒的长度增加而减慢。这样继续扩散过来的银离子会使表面电场达到临界电场，新的