[發(fā)明專利]一種銅納米線及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811166559.6
• 申請(qǐng)日: 2018-10-08
• 公開（公告）號(hào): CN109332719B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李晶澤;賈維尚;姚澤宇;劉芋池;屈思吉;李超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F9/16
• 分類號(hào): B22F9/16;B22F1/00;H01M10/052;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 成都正華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發(fā)明提供了一種銅納米線及其制備方法，制備方法包括以下步驟：在露點(diǎn)不高于?50℃、氧含量不高于10ppm的環(huán)境中，將金屬鋰加熱至200～800℃，使金屬鋰為熔融狀態(tài)；將銅加入熔融狀態(tài)的金屬鋰中，保溫5～15min，混勻，形成熔融的合金；將熔融的合金冷卻至室溫，制得鋰?銅合金；將鋰?銅合金中的鋰去除，制得銅納米線。本發(fā)明通過(guò)一種簡(jiǎn)單的方法制備銅納米線，制備過(guò)程溫度較低，還可以控制銅納米線的形貌；此外，制備方法成本低，可以大規(guī)模的制備出銅納米線，制得的銅納米線可以作為鋰電池的三維集流體使用，還可以直接用于透明導(dǎo)電薄膜、導(dǎo)電墨水等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于銅納米線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種銅納米線及其制備方法。

背景技術(shù)

銅納米線具有較高的電子電導(dǎo)率，良好的光電性能以及催化性能等特性，在三維集流體、微電子器件、化學(xué)、透明導(dǎo)電薄膜、透明電極、導(dǎo)電墨水等領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。但是目前其較高的成本和不能大規(guī)模制備限制了其商業(yè)的廣泛應(yīng)用。

目前銅納米線制備的主要方法包括液相合成法、氣相沉積法和模板法。但這些方法所用藥品材料多，時(shí)間長(zhǎng)或者對(duì)設(shè)備要求比較高，導(dǎo)致在制備銅納米線的過(guò)程中不但成本較高，而且難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制備銅納米線。因此，高產(chǎn)量和低成本制備銅納米線是目前急需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種銅納米線及其制備方法，該方法通過(guò)低溫合金法制備銅納米線，其制備過(guò)程簡(jiǎn)單，可大規(guī)模生產(chǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種銅納米線，其制備方法包括以下步驟：

(1)在露點(diǎn)不高于-50℃、氧含量不高于10ppm的環(huán)境中，將金屬鋰加熱至200～800℃，使金屬鋰為熔融狀態(tài)；此處的環(huán)境條件是要避免金屬鋰與空氣中的水分或氧發(fā)生反應(yīng)；

(2)將銅加入熔融狀態(tài)的金屬鋰中，保溫5～15min，混勻，形成熔融的合金；其中，銅與金屬鋰的原子個(gè)數(shù)比為1:100～2:3；

金屬鋰熔融時(shí)的溫度200～800℃，該溫度低于銅的熔點(diǎn)，當(dāng)將銅加入低于其熔點(diǎn)溫度且處于熔融狀態(tài)的金屬鋰中時(shí)，熔融狀態(tài)的金屬鋰會(huì)起到助溶劑的作用，使得金屬鋰與銅在溫度低于銅熔融溫度條件下也能很好的進(jìn)行熔融混合，當(dāng)金屬鋰熔融時(shí)溫度較高時(shí)，金屬鋰與銅能夠更快地形成熔融合金，當(dāng)熔融溫度適當(dāng)較低時(shí)，兩種金屬也會(huì)形成熔融合金。

(3)將熔融的合金冷卻至室溫，制得鋰-銅合金；

在熔融合金冷卻過(guò)程中銅和金屬鋰均是以單質(zhì)形式存在，且鋰合金內(nèi)部能夠形成均勻的銅網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這樣的合金結(jié)構(gòu)可以將銅與鋰分離，得到特定結(jié)構(gòu)的銅。

(4)將鋰-銅合金中的鋰去除，制得銅納米線。

進(jìn)一步地，步驟(1)中在露點(diǎn)為-55℃、氧含量為5ppm的環(huán)境中對(duì)金屬鋰進(jìn)行加熱，加熱溫度為500℃。

進(jìn)一步地，銅與金屬鋰的原子個(gè)數(shù)比為1:60。

進(jìn)一步地，步驟(3)中將熔融的合金在5min之內(nèi)冷卻至室溫。

進(jìn)一步地，步驟(4)中將鋰-銅合金加入水、乙醇或乙腈中除去鋰。

本發(fā)明的制備原理是：將鋰加熱形成鋰熔融態(tài)，然后將銅加入熔融態(tài)的鋰中，鋰起到了助溶劑的作用，使得金屬鋰與銅在溫度低于銅熔融溫度條件下也能很好的進(jìn)行熔融混合；此時(shí)的混合物是熔融混合的合金狀態(tài)，微觀結(jié)構(gòu)下，鋰原子和銅原子均勻混合；而當(dāng)溫度冷卻至室溫的過(guò)程中，銅單質(zhì)便形成了銅納米線，鋰單質(zhì)填充在銅納米線結(jié)構(gòu)內(nèi)部，兩者也是混合在一起的；將混合合金浸入水、乙醇或乙腈等可以與鋰發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)中去除鋰之后，便可得到形狀規(guī)則的銅納米線。

本發(fā)明提供的銅納米線及其制備方法，具有以下有益效果：