[發(fā)明專利]一種大量制備超長(zhǎng)銅納米線的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210082765.5
• 申請(qǐng)日: 2012-03-27
• 公開（公告）號(hào): CN102601382A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁軼;谷小虎;王正元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州冷石納米材料科技有限公司
• 主分類號(hào): B22F9/24
• 分類號(hào): B22F9/24;B82Y40/00
• 代理公司: 蘇州慧通知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32239
• 代理人: 安紀(jì)平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種銅納米材料的制備方法，特別涉及到一種可用于化學(xué)及電化學(xué)催化、光電子學(xué)、光學(xué)信息存儲(chǔ)、太陽(yáng)能電池、透明導(dǎo)電膜、磁屏蔽等的尺寸可控、厚度可調(diào)的銅納米片的大量制備方法。

背景技術(shù)

隨著新一代光伏電池、智能照明系統(tǒng)以及智能手機(jī)、平板電腦的廣泛普及，特別是人機(jī)交互界面友好的觸摸型智能手機(jī)和平板電腦的大量應(yīng)用，對(duì)觸摸屏中透明導(dǎo)電膜這一關(guān)鍵層的導(dǎo)電性、透光率、霧度等指標(biāo)提出了更高的要求。而傳統(tǒng)透明導(dǎo)電膜技術(shù)所使用的氧化銦錫透明導(dǎo)電氧化物由于金屬銦是一種稀有資源開發(fā)利用受到了嚴(yán)重制約。同時(shí)由于氧化銦錫是一種脆性大的氧化物難以在下一代柔性顯示設(shè)備中使用，而且其難以保存容易光致變黃。

因此，尋找合適的替代技術(shù)就顯得非常重要和急迫。目前，金屬納米材料中如銅納米材料、銀納米材料特別是銅納米線、銀納米線在該領(lǐng)域顯示了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。與銀比較而言，銅具有更為便宜的價(jià)格和更為豐富的儲(chǔ)量。目前已經(jīng)有多種方法可以制備銅納米線，比如化學(xué)氣相沉積(Kim，C.；Gu，W.；Briceno，M.；Robertson，I.M.；Choi，H.；Kim，K.Adv.Mater.2008，20，1859-1863)、水體系中以水合肼為還原劑的溶液相合成(Chang，Y.；Lye，M.L.；Zeng，H.C.Langmuir?2005，21，3746-3748)。

化學(xué)氣相沉積法的制備工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。水合肼還原法得到的銅納米線則因?yàn)橹苽浞椒ǖ膯?wèn)題，銅納米材料活性高，使得銅納米線極易氧化，難于儲(chǔ)存，不便于大規(guī)模生產(chǎn)使用。盡管銀具有較銅更高的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性并且比銅更穩(wěn)定，但是其價(jià)格約為銅的50倍。因此尋找一種能夠大量生產(chǎn)且能穩(wěn)定保存銅納米線的方法就非常重要。

由于銅納米線具有獨(dú)特的光學(xué)、電磁學(xué)、力學(xué)、催化性能，使其在眾多領(lǐng)域如化學(xué)生物傳感、維納電路、分子器件、光電子器件、柔性電子器件、太陽(yáng)能電池以及電子工業(yè)中的電子漿料、導(dǎo)電涂料、導(dǎo)電油墨、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電塑料和電磁屏蔽涂料等方面有著極其重要的作用。

目前，合成銅納線的方法主要有模板法和濕法化學(xué)合成法。模板法主要分為硬模板和軟模板兩種途徑。硬模板通常以多孔氧化鋁、碳納米管、氣凝膠等為模板，通過(guò)電沉積、化學(xué)沉積等方式制備銅納米線；軟模板法則是以高分子表面活性劑為模板，再以化學(xué)還原法制備銅納米線，采用模板法的優(yōu)點(diǎn)是可以嚴(yán)格控制銀納米材料的尺寸、形貌，又受控于模板本身所具有的形貌、尺寸，這就對(duì)合成模板提出了較高的要求，同時(shí)這類方法往往還存在著模板去除的問(wèn)題。

中國(guó)專利ZL?200410070765.7中公開了以溶液相合成的制備方法，密閉反應(yīng)器內(nèi)合成了超大長(zhǎng)徑比的銅納米線，該方法的突出優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)簡(jiǎn)單，但是該方法使用高溫壓力容器難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種大量制備超長(zhǎng)銅納米線的方法，該方法制備的銅納米線純度高、形貌均勻、單分散性好，且方法簡(jiǎn)便、成本低，特別是得到的銅納米線能夠在空氣中穩(wěn)定存在，更有利于下一步的開發(fā)利用。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種大量制備超長(zhǎng)銅納米線的方法，包括如下步驟：

(1)將多元醇、二甲基甲酰胺、水三種溶劑按比例混合均勻得混合溶劑A；

(2)將金屬銅鹽加入到上述混合溶劑A中，超聲振蕩溶解均勻得溶液B；

(3)再向溶液B中加入烷烴基脂肪胺，攪拌10～90分鐘后再超聲振蕩10～60分鐘得到混合均勻的乳液C；

(4)再向乳液C中加入聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮兩種輔助劑，攪拌10～120分鐘得復(fù)合反應(yīng)液D；

(5)將復(fù)合反應(yīng)液D轉(zhuǎn)移到玻璃反應(yīng)器內(nèi)，加熱升溫至混合液沸騰回流，并保持回流3～12小時(shí)，得磚紅色產(chǎn)物即為銅納米線。

上述混合溶劑中所用的多元醇為乙二醇、丙二醇、丙三醇、戊二醇、丁二醇中的一種或幾種混合物(任意比例)。

所述的金屬銅鹽為氯化銅、硝酸銅、硫酸銅、氯化亞銅、醋酸銅、溴化銅、溴化亞銅中的一種或者幾種。

所述的導(dǎo)向劑和還原劑烷烴基脂肪胺為碳鏈含6-18個(gè)碳的脂肪胺中的一種或幾種

所述的輔助劑聚乙二醇為平均分子量200～6000的聚乙二醇中的一種或幾種，聚乙烯吡咯烷酮為平均分子量為8000、10000、24000、33000、55000中的一種或幾種，反應(yīng)輔助劑優(yōu)選分子量為800的聚乙二醇和分子量為33000的聚乙烯吡咯烷酮，其用量比例為質(zhì)量比為1∶1混合。