[發明專利]一種超長銅納米線和銅納米線導電薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201210323822.4
• 申請日: 2012-09-04
• 公開（公告）號: CN102787347A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 張蝶青;溫美成;王冉冉;孫靜;章姍姍;李貴生;李和興
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: C30B7/14
• 分類號: C30B7/14;C30B29/02;C30B29/62;B22F9/24;B05D1/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳瑾瑜

技術領域

本發明涉及材料領域，公開了一種超長銅納米線的制備方法。

背景技術

近年來，由于一維納米結構具有獨特的光、電、磁等性質，特別是在電子、原子探針、光學器件、透明導電材料及傳感器等領域的應用而受到廣泛的關注。而銅納米線一方面具有高的導電性，獨特的力學、光學等物理現象在今后的應用中具有極其重要的作用；另一方面由于銅儲量豐富，在貴金屬中相對便宜的價格而倍受人們的青睬。

目前，合成銅納米線的方法主要有：模板輔助合成法、直接氣相沉積法、溶液法。模板輔助合成法由于其合成過程中裝置簡單、操作容易、形態可控而作為合成銅納米線的普遍方法。但是由模板合成的銅納米線的后處理工藝繁瑣，常需要用強酸、強堿或其它有機溶劑去除模板。直接氣相沉積法是通過各種物理或化學手段形成氣相反應物，再將形成的氣相反應物直接沉積在特定的基底上而形成一維納米線結構，此法雖工藝簡單但是需在高溫條件下進行。溶液法合成銅納米線通常以堿或酸為還原劑，反應條件比較苛刻，難以推廣，且所用溶劑為水，制備的納米線團簇在一起，很難分散，這為其后續應用帶來了巨大的困難。

發明內容

本發明的目的在于，針對已有技術存在的不足，提供一種可控合成一種超長銅納米線的制備方法。

本發明還提供了一種銅納米線導電薄膜的制備方法。

技術方案為，一種超長銅納米線的合成方法，制備方法包括如下步驟：

（1）將陽離子型表面活性劑在170～190℃條件下溶解于還原性有機溶劑，得到溶液A；所述還原性有機溶劑為長鏈烷基胺；

（2）將銅源完全溶于溶液A中，攪拌得到B；在溶液B加入貴金屬納米顆?；蛘咤冇匈F金屬的硅片作為催化劑，在100～200℃條件下反應2～20小時；

（3）待反應體系冷卻后取出固體用有機溶劑清洗，有機溶劑為甲苯或乙醇。

所述還原性有機溶劑與陽離子型表面活性劑和銅源的重量比為10：0.5～0.8：0.2～0.4。

所述還原性有機溶劑為十六胺或十八胺；陽離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨或十六烷基三甲基溴化銨氯化銨；銅源為乙酰丙酮銅、硝酸銅或醋酸銅；貴金屬為Au、Pd、Pt或Cu。

上述方法得到的超長銅納米線為單晶結構，直徑可控制在40～80nm，長度為300～1500μm。這種超長銅納米線且容易分散，制備的導電薄膜具有優異的性能。經過短暫的超聲后（1-2min），銅納米線均勻的分散在甲苯中，可形成銅納米線墨水。這種超長銅納米線還可以在玻璃，PET等襯底上形成均勻的銅納米線導電薄膜；然后經過氫氣氣氛退火，氫氣等離子體處理等后處理，薄膜導電性大大提高。

用上述超長銅納米線制備銅納米線導電薄膜，制備方法的步驟包括：將上述方法得到的超長銅納米線通過金屬棒涂膜（rod-coating）、噴霧鍍膜（spray-coating）、噴墨打印、印章轉移或真空過濾法涂在基底表面形成薄膜，并在氫氣氣氛下退火處理，或用水合肼浸泡，或用氫氣等離子體處理。

利用掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）以及X射線衍射（XRD）對所得銅納米線進行形貌、晶體結構表征，本發明得到的超長銅納米線直徑可控制在40～80nm，長度為300～1500μm；SEM結果顯示銅納米線的直徑約為40～80nm，長度約為300～1500μm。TEM結果顯示，銅納米線是沿[011]方向生長的單晶銅納米線；XRD結果顯示，所得的銅納米線不含其他雜質。

本方法可用于銅納米線的制備、分散，導電薄膜制備及由銅納米線導電薄膜構成的各種電子器件及裝置。操作簡單，反應條件溫和，簡單易行；合成的超長銅納米線為單晶結構，且容易分散，制備的導電薄膜具有優異的性能，

附圖說明

圖1為實施例5所制得的樣品的XRD圖譜；

圖2為實施例5、12、13、14的掃描電鏡圖（A）：Pt作為催化劑，（B）：Au作為催化劑,（C）：Pd作為催化劑,(D)：Cu作為催化劑；

圖3為實施例5所制得的樣品的透射電鏡；

圖4為不同制備條件下不同納米線的方塊電阻和透光性關系圖。

具體實施方式

下面結合附圖通過具體的實施例進一步描述本發明是如何實現的，列舉這些實施例僅僅是為了闡述而不是以任何方式限制本發明。

實施例1