[發明專利]一種抗氧化的銅納米線的制備方法

有效

• 申請號: 201710752263.1
• 申請日: 2017-08-28
• 公開（公告）號: CN107470609B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 鄭南峰;彭健;吳炳輝;方曉亮;符昂
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;H01B1/02;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森;戴深峻

一種抗氧化的銅納米線的制備方法，涉及金屬納米線的制備方法。提供簡單便宜，在銅納米線的表面修飾或吸附甲酸根，增強銅納米線的穩定性，同時不降低其導電性的一種抗氧化的銅納米線的制備方法。將銅納米線加入分散劑中，再加入極性有機溶劑和/或水，混合得到銅納米線分散液；將抗氧化劑加入得到的銅納米線分散液中混合，得到混合液；將混合液置于加壓加熱的密封體系中反應；混合液冷卻后經液固分離，洗滌后得抗氧化表面處理的銅納米線，即為抗氧化的銅納米線。

技術領域

本發明涉及金屬納米線的制備方法，尤其是涉及適用于透明導電薄膜、傳感和催化的一種抗氧化的銅納米線的制備方法。

背景技術

近年來，透明導電薄膜被廣泛地應用于發光二極管、觸摸屏、液晶顯示器等各種電子器件中。透明導電薄膜是一種既能導電又在可見光范圍內具有高透過率的薄膜。最常用的銦錫氧化物(ITO)作為透明導體，其透明程度高，對電子具有良好的傳導性，但其脆性、稀有性等缺點促使人們不斷尋找更加經濟的材料。

金屬納米線是代替ITO玻璃最具有前景的材料，尤其是在柔性可彎折的電子器件中，主要是因為他們具有較低的處理成本、較低的電阻率、較高的透光率和抗撓折性。其中，金、銀納米線的性能雖可與ITO相比，但金、銀比較稀缺，價格昂貴。然而，世界上銅的儲量豐富，是銀的1000倍，是金的22000倍，這讓銅納米線更受青睞。人們開發了各種具有高透過率和低電阻的銅納米線，比如已有報道一種直徑20nm的銅納米線制備的透明導電膜在90％的透過率時其電阻僅僅只有35Ωsq^-1(J.Am.Chem.Soc.2017,139,3027)。然而，銅納米線在空氣中容易與氧氣、水和硫等反應從而致使導電性能急劇下降。

科學家們開發了不同的策略來解決銅的穩定性問題，主要是通過核殼結構的策略在銅外面包裹一層惰性的殼，各種各樣的材料比如石墨烯、氧化石墨烯、金屬、金屬氧化物以及有機分子膜被用于作為銅材料的保護層防止其氧化。石墨烯和氧化石墨烯可以增強銅的抗氧化性，但是石墨烯的高導電性會促進石墨烯和銅界面的電化學反應，在長期保存中會催化銅的腐蝕，同時包裹石墨烯步驟繁瑣(ACS Nano 2013,7,5763)。金屬氧化物能夠較好地防止銅的氧化，但同時也會增加銅納米線的接觸電阻。采用貴金屬比如金、銀、鉑和鈀能夠較好地防止銅的氧化，同時不增加其電阻，但是昂貴的價格限制了其大規模應用。一些常用的有機分子比如1,2,3-苯并三氮唑可以通過與銅形成不溶的有機分子膜從而防止銅的腐蝕，植酸鈣的六個磷酸根與金屬或者合金螯合，從而防止其氧化。但是，這些有機分子的疏水性限制了其在水相體系中的應用。因此急需一種改進的技術來解決上述缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供簡單便宜，在銅納米線的表面修飾或吸附甲酸根，增強銅納米線的穩定性，同時不降低其導電性的一種抗氧化的銅納米線的制備方法。

本發明包括以下步驟：

1)將銅納米線加入分散劑中，再加入極性有機溶劑和/或水，混合得到銅納米線分散液；

2)將抗氧化劑加入步驟1)得到的銅納米線分散液中混合，得到混合液；

3)將混合液置于加壓加熱的密封體系中反應；

4)混合液冷卻后經液固分離，洗滌后得抗氧化表面處理的銅納米線，即為抗氧化的銅納米線。

在步驟1)中，所述銅納米線的直徑可為10～200nm；所述分散劑可選自聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、十二烷基硫酸鈉、聚氧乙烯-8-辛基苯基醚、十六烷基三甲基溴化銨等中的至少一種；所述極性有機溶劑可選自酰胺類溶劑、醇類溶劑、脂類溶劑、醚類溶劑的等中的至少一種，所述酰胺類溶劑可選自甲酰胺、二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二乙基乙酰胺、二甲基丙酰胺等中的至少一種，所述醇類溶劑可選自一元醇、二元醇、多元醇等中的至少一種。