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金属纳米粒子薄膜是一种新型的功能纳米材料,在多个领域具有广泛应用,如化学传感、催化和光电器件。以独立、无序的低维纳米材料为建筑单元,通过“自下而上”自组装纳米材料是一种简单、低成本制备大面积导电金属薄膜的方法。但是,这种溶液加工的薄膜中的金属粒子间存在大的接触电阻,从而恶化了金属纳米薄膜的电流传输能力。为此,科研工作者已发展了多种方法,力图降低粒子间的接触电阻,提高薄膜的导电能力。本文发展了一种光焊接纳米粒子技术。它和纳米粒子界面自组装相结合,可提供一种可溶液加工高导电金属纳米薄膜的方法,并能灵活地调控其包括导电性在内的多种性能。论文主要研究内容如下: 1.通过界面纳米粒子自组装和光焊接技术相结合,制备自支撑、高导电性薄膜。研究发现用氙灯光照在水/汽界面的自组装的金或银纳米粒子薄膜,可以得到高度交联的自支撑、高导电性的金属纳米粒子薄膜。论文进一步考查了纳米粒子种类、粒径、光照时间、光源种类及光照强度等因素对纳米粒子焊接程度、薄膜导电能力等性能的影响。而且,论文也揭示光焊接纳米粒子的物理机制是光驱动的奥斯特瓦尔德老化。具体地,纳米粒子的等离子体(光诱导的自由电子集体震荡)产生的放大电磁场促进了表面原子的溶解和局部过饱和溶液的形成。由于纳米间隔具有负的曲率半径、是表面能低的位置,这些溶解的原子又优先沉积填充在纳米间隔内,从而实现焊接。 2.示范了高导电性 Ag纳米粒子薄膜作为电极,应用于光电功能器件。论文用高导电银纳米粒子薄膜作为叉指电极、钙钛矿碘化铅甲胺(CH3NH3PbI3)薄膜作为光吸收层构筑了钙钛矿型光电探测器。和传统的 ITO电极相比,由银纳米粒子薄膜构筑的钙钛矿光电探测器展现出了更优异的光电特性。 3.研究了高导电性 Au纳米粒子薄膜的电催化氧化甲醇特性。所制备的高导电性 Au纳米粒子薄膜实质上是一种二维多孔金薄膜。论文揭示,由于其优良的导电性,焊接后的多孔金薄膜展现出较好的电催化氧化甲醇性能,并且其电催化活性高于本体金电极和未焊接的自组装 Au纳米粒子薄膜(未经光照处理)。