[發明專利]一種直徑可控Cu納米線的制備方法

有效

• 申請號: 201810332181.6
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108393501B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 劉欣美;劉欣;欒照輝;杜揚;隋永明;鄒勃
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/00;B82Y40/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

本發明涉及一種直徑可控Cu納米線的制備方法，屬于金屬納米材料合成方法的技術領域。本發明采用液相化學還原法，制備過程包括：配置前驅物氯化銅溶液；加入表面活性劑長鏈烷基胺100?95攝氏度環境均勻攪拌；加入鹽酸溶液降低反應環境的PH值；加入還原劑抗壞血酸恒溫反應，離心清洗烘干獲得樣品。在Cu納米線的生長中：鹽酸溶液的加入可有效抑制還原中納米顆粒的生成，獲得高產率的Cu納米線；長鏈烷基胺通過對Cu納米晶表面的吸附，輔助其沿[100]方向生長；無毒害的抗壞血酸作為還原劑，降低環境的污染。本發明所提供的方法操作簡單、綠色環保、生產成本低，所得的Cu納米線直徑可控，且不需要進一步提純，為非貴金屬的開發提供發了必要的前提。

技術領域

本發明屬于金屬納米材料制備的技術領域，特別涉及一種利用液相還原制備直徑可控Cu納米線的發明。

背景技術

近些年來，電子科技技術異軍突起，一維金屬納米材料由于其獨特的物理屬性以及化物屬性被應用于電子工業(Synthesis of metal/bimetal nanowires and theirapplications as flexible transparent electrodes.Small,2015,11(36):4737-4744.)。在眾多金屬納米材料中，Cu納米線由于低成本，高電導率與熱導率成為最具有潛力的開發對象。研究表明：以Cu納米線替代傳統氧化銦錫制造的透明傳導膜可用于太陽能電池，電子觸屏等(Synthesis of ultrathin copper nanowires using tris(trimethylsilyl)silane for high-performance and low-haze transparentconductors.Nano letters,2015,15(11):7610-7615)。因此，獲得成熟的Cu納米線制備技術手段具有重要的應用價值。

在各類Cu納米線的制備方法中，液相法制備是可產業化生產的最有效方法。這主要是由于液相制備具有設備的易實現，低成本的優勢。迄今為止，液相法制備Cu納米線的方式主要分為兩類：1)硬模板法：以多孔材料為模板，然后去除模板(Copper nanowiresarray:controllable construction and tunable wettability.J.Phys.Chem.C 2011,115,16934–16940.)；2)軟模板法：即利用表面機活性劑協助Cu納米線的生成。從操作步驟對比，軟模板法更為簡單。研究發現，以氯化銅為前驅物，葡萄糖為還原劑，十六按為表面活性劑，可制備十幾微米的Cu納米線(Nanowire-based Cu electrode as electrochemicalsensor for detection of nitrate in water.Sens.Actuator B Chem.2016,232,336–344)。然而，該類方式加熱時間明顯較長，且反應溫度高于100攝氏度。以硝酸銅為前驅物，水合肼為還原劑可在40–80攝氏度實現短時間(25分鐘–15小時)的制備(Synthesis ofultrathin copper nanowires using tris(trimethylsilyl)silane for high-performance and low-haze transparent conductors.Nano Lett.2012,12,234–239.)。然而，由于水合肼的毒性較大，該類方法不宜于大量生產。此外，該類方法獲得的樣品產出率較低，產物中常伴有很多顆粒，后期需要復雜的提純工藝。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服背景技術存在的缺點，提供一種制備直徑可控Cu納米線的方法。該方法使用去離子水為溶劑，氯化銅為前驅物，抗壞血酸為還原劑，十六胺(十八胺)為表面活性劑提高產物的分散性，利用氯化氫溶液調節PH值，抑制制備過程中納米顆粒的生成。整個制備步驟操作簡易，反應時間不超過20分鐘，所得Cu納米線直徑可調范圍為40-300納米。

本發明采取的具體技術方案如下：