[發明專利]一種碳包覆銅納米線的制備方法

在審

• 申請號: 202010160705.5
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111540535A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 張晟卯;范淑光;張玉娟;高傳平;張平余;張治軍
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B1/18;H01B1/24;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 楊海霞

本發明屬于納米材料制備技術領域，公開一種碳包覆銅納米線的制備方法，包括以下步驟：（1）將銅納米線分散于水中，形成濃度為0.01?0.1 mol/L的分散液；（2）向分散液中加入濃度為0.05?1.2 mol/L的有機碳源葡萄糖，充分混合均勻；（3）在密閉條件下，于100?200℃攪拌反應5?24 h，反應結束后，自然冷卻至室溫，產物經洗滌、烘干，即得碳包覆銅納米線。本發明方法工藝簡單，成本低廉，綠色環保，適用性廣，易實現大批量生產；所制備的碳包覆銅納米線具有良好的抗氧化性，且包覆厚度可調。

技術領域

本發明屬于納米材料制備技術領域，具體涉及一種碳包覆銅納米線的制備方法。

背景技術

銅納米線由于具有獨特的光學、電學、力學和熱學性質而成為制備導電電極的優良材料。銅價格低廉、自然儲量豐富，是實際應用中替代貴金屬的理想材料。但由于單質銅非常容易被氧化，這成為應用中亟需解決的關鍵問題。在所有金屬中，銅的導熱系數和導電性僅次于銀，并且對碳的結合能較低。因此，用非晶碳包覆銅納米線拓寬了納米線的應用領域，從而賦予其新的物理、化學和力學性能，這種結構在異質催化、電化學傳感、摩擦學、太陽能電池及柔韌電子器件等領域具有廣泛應用。

碳異質結構材料主要采用化學氣相沉積法合成，其主要挑戰是結晶性差、產率低、工藝復雜以及添加了有機和無機碳源的鹽溶液。水熱法合成碳包覆銅納米線多采用一步合成異質結構，但是該方法制備的產品存在結構不均一、產率低、成本高、引入多種雜離子等缺陷。因此，亟待研究開發結構均一、成本低廉且不引入多種雜質的碳包覆銅納米線制備方法。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術缺陷，提供一種碳包覆銅納米線的制備方法，該制備方法成本低廉且不引入多種雜質，制備出來的碳包覆銅納米線為包覆均勻的核殼結構材料，同時具有良好的抗氧化性。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種碳包覆銅納米線的制備方法，其包括以下步驟：

1）將銅納米線分散于水中，形成濃度為0.01-0.1 mol/L的分散液；

2）向分散液中加入有機碳源葡萄糖，混合均勻；

3）在密閉條件下，于100-200℃攪拌反應5-24 h，反應結束后，自然冷卻至室溫，產物經洗滌、烘干，即得碳包覆銅納米線。

本發明可以通過銅納米線的結構來調整碳包覆銅納米線的結構：包覆銅納米線的長徑比主要由原材料銅納米線的結構所控制，此方法適用于零維、一維等材料的碳包覆。

具體的，步驟2）中，有機碳源葡萄糖的加入濃度優選為0.05-1.2 mol/L。通過控制碳源的濃度，即可有效調整銅納米線表面包覆碳的厚度：當碳源濃度較低時包覆的碳厚度較薄，隨著碳源濃度在0.05-1.2 mol/L之間逐漸增加，包覆的碳厚度逐漸增加，當碳源濃度過高時，碳源多數自聚碳化成碳球。

步驟2）中，通過控制反應溫度和反應時間來調控包覆碳的厚度：當反應溫度為100-200℃時在銅納米線表面有碳的包覆，且隨著溫度的升高包覆碳的厚度逐漸增加；當反應時間為5-24 h，銅納米線表面有碳的包覆，且隨著反應時間增長包覆碳的厚度越大。

具體的，步驟3）中攪拌反應時，攪拌速度為100-300 rpm。

具體的，步驟3）中洗滌時，依次用去離子水、無水乙醇洗滌。

具體的，步驟3）烘干條件為：于60℃烘5-6h。

本發明提供了采用上述制備方法制備獲得的碳包覆銅納米線。