[發明專利]一種基于電化學沉積的納米銅線的制備方法

在審

• 申請號: 201610040962.9
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN105506682A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 王文韜;廖景文;馬海翔;畢曉峰;王慰
• 申請（專利權）人: 廣州中國科學院先進技術研究所
• 主分類號: C25D3/38
• 分類號: C25D3/38;C25D5/54
• 代理公司: 廣州番禺容大專利代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

技術領域

本發明涉及納米材料技術領域，具體涉及一種基于電化學沉積的納米銅線 的制備方法。

背景技術

透明導電材料是平板電視、電子書、智能手機、光伏、有機光伏、觸摸屏 領域的關鍵材料，這些領域目前最常用的透明導電材料是ITO(氧化銦錫)、導 電高分子材料等。ITO材料中的銦在地殼中含量稀少，難以支撐未來相關領域對 于ITO材料日益增長的需求；高分子導電材料的電阻率則較高，其用途受到很大 的限制。目前產業界和科技界研究了多種可以替代ITO材料的技術，例如碳納米 管、石墨烯、金屬網格、納米銀線技術，這些技術中最具有潛力的是納米銀線 技術。然而銀是貴金屬，與金屬銦一樣在地殼中的含量很低。而金屬銅在地殼 中含量高，且化學穩定性好，基于納米銅線的透明導電薄膜材料不僅電阻率低， 而且具有良好的透光性，未來有望取代傳統的ITO和高分子導電材料。

專利CN201310719240.2公開了一種采用濕化學法制備納米銅線的方法，該 專利采用水溶性銅鹽作為納米銅線前體，采用還原劑將相應的銅鹽還原并生長 為納米銅線。然而現有的濕化學法制備工藝中采用還原劑對銅前體進行還原， 并需要包覆劑控制納米銅線的形貌，整個制備過程中稍有不慎便會產生大量的 納米銅顆粒，導致納米銅線的產率大幅降低，甚至無法制得納米銅線。而且為 了確保納米銅線的導電率，最終制得的納米銅線需要經過多次洗滌以去除包裹 在其表面的包覆劑，整個過程極為耗時。

發明內容

有鑒于此，有必要針對上述的問題，提供一種可以完全消除納米銅顆粒的 產生，而且不需要任何有機包裹劑，最終制得的納米銅線較為純粹的基于電化 學沉積的納米銅線制備方法。

為實現上述目的，本發明采取以下的技術方案：

一種基于電化學沉積的納米銅線的制備方法，包括：

步驟1將銅鹽溶解于水中制成溶液，并添加稀酸將溶液pH值調至2-5；

步驟2將單面鍍有金屬的多孔高分子或樹脂置于經步驟1得到的溶液中作 為陰極，純銅片或純銅絲作為陽極，陰陽兩極連接一個電壓可控的電源，形成 電位差，并進行電沉積過程；

步驟3將經步驟2沉積完畢的多孔高分子或者樹脂材料取出，采用溶劑溶 解掉其中的高分子或者樹脂便獲得直徑均勻的納米銅線。

進一步的，步驟1中所述的銅鹽為氯化銅、硫酸銅、硝酸銅、檸檬酸銅、 醋酸銅中的至少一種，銅鹽的摩爾濃度為0.1-1mol/L。

進一步的，所述的稀酸為稀硫酸或稀鹽酸。

進一步的，步驟2中所述的多孔高分子或者樹脂為聚碳酸酯、聚苯氧樹 脂、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、PET中的一種。

進一步的，步驟2中所述的沉積時間為1-10分鐘。

進一步的，步驟2中所述的電位差為-600毫伏～-200毫伏。

進一步的，步驟3中所述的溶劑為二氯甲烷、四氯甲烷、氯仿或者丙酮。

本發明的有益效果為：

本發明將單面鍍有金屬的多孔高分子或者樹脂材料作為陰極置于水溶性銅 鹽中，采用純銅作為陽極，使用一個電源控制陰陽極之間的電位差，實現二價 銅離子在高分子或樹脂的孔道中實現電化學沉積形成納米銅線，將含有納米銅 線的高分子或樹脂用有機溶劑溶解掉，最終獲得較為純粹的納米銅線。本發明 通過選擇具有特定孔徑分布的多孔材料確保獲得直徑分布比較均勻的納米銅 線，由于采用電化學沉積方法整個制備過程快速可控，并且制得的納米銅線中 不含有任何納米銅顆粒。

附圖說明

圖1為本發明單面鍍金屬的多孔高分子或樹脂材料結構示意圖。

圖2為本發明電沉積過程裝置示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例， 對本發明的技術方案作進一步清楚、完整地描述。需要說明的是，所描述的實 施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施 例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施 例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例

本發明的一種基于電化學沉積的納米銅線的制備方法，包括：

步驟1將銅鹽溶解于水中制成溶液，并添加稀酸將溶液pH值調至2-5；