化學沉積法制備AgI/AAO介孔納米復合材料

琚偉，路尚偉，張方志，牟秋紅

（1.山東省科學院新材料研究所，濟南 250014；2.山東沂光電子股份有限公司，臨沂 276017）

1 引言

AgI/AAO介孔納米復合材料，是超離子導體AgI與絕緣體AAO模板的復合體，其導電率與AgI相比有了顯著的提高，從而引起了人們的廣泛關注［1-3］。據文獻報道，AgI/AAO納米復合材料的制備方法主要有三種：電化學沉積法，真空蒸鍍法，化學沉積法［4-8］。其中，電化學沉積法和真空蒸鍍法，只要控制好條件就能制得理想的AgI/AAO介孔納米復合材料，但是存在反應設備要求較高，代價較為昂貴的缺點［4，5］。化學沉積法可以通過一步化學反應即制得所需的產物，其操作過程簡單，不需要復雜的設備，具有易操作，低成本的特點。但是在M.Nagai等人通過化學沉積制備的AgI/AAO納米復合材料中，模板孔隙不能都被AgI填滿，AgI納米線也并不能夠達到理想的長度［6，7］。李金培等人在保持操作過程簡單的同時，能夠使AAO模板的孔隙都能被AgX納米線填充，并且AgX納米線能夠達到與AAO模板厚度相當的長度，但是介孔納米復合材料的表面被一層厚厚的AgX覆蓋［8］。

本文目的在于克服化學沉積法在制備AgI/AAO介孔納米復合材料時的缺點，制備出形貌理想的AgI/AAO介孔納米復合材料，即：AAO模板的孔隙都能被AgI納米線填充；AgI納米線能夠達到與AAO模板厚度相當的長度；AAO模板表面無AgI顆粒覆蓋。

2 實驗部分

2.1 實驗儀器和試劑

實驗儀器：自制的反應儀器；掃描電子顯微鏡（SEM）。

實驗試劑：AAO模板 （模板孔徑200nm，厚度50μm），試劑都為分析純。

2.2 AgI/AAO介孔納米復合材料的制備

將AAO模板置于質量百分比濃度為0.8%的明膠水溶液中，浸泡30分鐘，其中明膠水溶液的溫度為70℃。將AAO模板從明膠水溶液中取出，用95℃的去離子水沖洗兩個表面以除去模板表面的明膠，立即置于質量百分比濃度為1%的明礬水溶液，浸泡5分鐘，明礬水溶液的溫度為0℃。將AAO模板固定在自制的反應器中，加入反應溶液，使AAO模板的一個面浸泡在碘化鉀溶液中，另一個面浸泡在硝酸銀溶液中，兩種溶液基本處于同一高度，其中，碘化鉀溶液濃度為0.15mol.L-1，硝酸銀溶液濃度為0.15mol.L-1。開始反應，記為第一階段，反應時間持續12小時；將反應溶液倒掉，再將模板從固定裝置中拆卸下來并調換兩面，重新置于反應器中，加入與上述相同的反應溶液繼續進行反應，記為第二階段，反應時間持續24小時。反應在暗室進行。

反應完畢，將產品放入濃度為25%的甘油水溶液24小時以溶解明膠，再將產品在去離子水中浸泡30分鐘以洗去其它自由離子，晾干，表征。

3 結果和討論

3.1 AgI/AAO介孔納米復合材料的表征

由圖1可知，AgI納米線是連續、致密、平滑的，充滿了氧化鋁模板的所有孔隙，而且AgI納米線的長度達到了與氧化鋁模板厚度相當的長度；模板的表面無AgI顆粒。將明膠除去后對AgI/AAO介孔納米復合材料進行EDS表征，由圖2可知，明膠都被溶解除去。

圖1 AgI/AAO介孔納米復合材料的SEM圖像：（A）橫截面；（B）縱截面；（C）正表面；（D）反表面。

圖2 AgI/AAO介孔納米復合材料除去明膠后的表征圖像：（a）縱截面；（b）EDS表征。

3.2 AgI納米線生長過程討論

本文所述的制備方法采取的措施是利用反應過程中兩種離子擴散速度的差異來生長AgI納米線。反應經過一段時間后，AgI納米線將堵塞孔隙，進一步的沉積是由于Ag+、I-在AgI內部和AgI/AAO界面間的遷移所形成的。I-比Ag+的半徑大，其遷移速度比Ag+的遷移速度小得多，就導致AgI納米線朝著碘化鉀溶液方向生長，本文即利用這種離子擴散速度的差異來生長AgI納米線。

圖3 AgI納米線生長過程示意圖：（A）反應第一階段AgI納米線的生長狀況；（B）模板的兩個表面對調；（C）反應第二階段AgI納米線的生長狀況。

4 %總結

本文通過利用Ag+和I-在模板孔隙中擴散速度的差異制備了形貌良好的AgI/AAO介孔納米復合材料，并對AgI納米線的生長過程進行了討論。

（1）掃描電鏡結果顯示，AgI納米線是連續、致密和平滑的，填充了氧化鋁模板的每一個孔隙，并且具有和模板厚度相同的長度；模板的表面無AgI顆粒覆蓋。

（2）在化學沉積過程中，Ag+的擴散速度大于I-的擴散速度；本文即利用了離子擴散速度的差異在AAO模板中生長AgI納米線。

［1］C.C.Liang,J.Electrochem.Soc.1973,120,1289.

［2］T.Jow,J.B.Wagner Jr.,J.Electrochem.Soc.1979,126,1963.

［3］J.Maier,J.Phys.Chem.Solids.1985,46,309.

［4］M.Nagai,T.Nishino,Solid State Ionics.1999,117,317.

［5］Woo Lee,Han-Ill and Jin-Kyu Lee,Chem.Commun.,2001,2530.

［6］Mahnaz El-Kouedi,Carolyn J.Seugling and Colby A.Foss,Jr.,Chem.Mater.1998,10,3287.

［7］ Mahnaz El-Kouedi,Sheri A.Bodoiosky and Rober E.Bachman,J.Phys.Chem.B.,2002,106,7205.

［8］李金培,琚偉.“化學沉積法制備鹵化銀/氧化鋁介孔納米復合材料的方法”,發明專利,申請號:200510011558.0,授權日期:2008年9月24日