[发明专利]一种有抗氧化性及分散性的纳米铜制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及到一种纳米铜的制备方法，特别涉及一种制备粒径小，抗氧化性及分散性好的纳米铜制备方法，能够广泛应用于全印制电子行业，是导电纳米金属油墨的关键材料。

背景技术

导电纳米金属油墨作为印制电子技术中使用的关键电子材料，在薄膜开关、柔性印制电路、电磁屏蔽、电位器、无线射频识别系统(RFID)等电子行业中的应用日愈增多，其应用优势受到了人们广泛关注，因其可观的市场前景，吸引了许多国家大公司投资。在国外，世界上最大的私有墨制造商Flint Ink投资数百万美元研发导电油墨，以降低RFID的成本。韩国ABC纳米技术公司开发出一种可应用于RFID天线、印制电子线路、电磁波屏蔽技术等领域的纳米金属导电油墨。

制备纳米金属油墨的主要材料是金、银、铜、 钯、铂、镍等任一种纯金属微粒及其氧化物或合金。其中，纳米金价格昂贵，难以大规模工业化生产，而目前研究较多的是纳米银金属，银因具有最高的电导率(6. 3×10⁷ s/m)和热导率(450 W/m·K)，包括ANP、ULVAC公司的NanoMas、InkTec和拜耳公司的BayInk纳米银油墨。但是作为贵金属银，银的价格高于一般金属，这使其在大规模生产和应用中造成成本偏高，也不利于大规模生产；另外，银作为导体，存在银迁移的问题，在潮湿等不良有环境下运行时易发生短路现象。因此，需要开发可以替代纳米银的材料，使其导电性能与银相近，但成本却可大幅降低的纳米粒子。而作为具有潜质的铜的体积电阻率只增大了12.5 %，但成本却仅为银的1/100，具有较大的发展前景。纳米铜颗粒由于它具有好的导电、导热、减摩和催化性能，在导电材料、高强度铜材料、润滑剂和化工等领域有着广阔的用途。为此，国内外学者为研制纳米铜而不断开发新的技术和新的方法。专利200810201967.0公布了在120-160℃制备了粒径20-50nm的纳米铜，但需要较高的温度及有机溶剂保护下制备；专利200910054884.8同样需要在有机溶剂保护及电渗析法下制备20-70 nm的铜。有没有一种方法可以在较低的温度且又不采用有机溶剂保护，这是目前发展的方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有抗氧化性及分散性的纳米铜制备方法，它可在低于90℃，无有机溶剂保护下，且抗氧化性及分散性好的纳米铜粒子的制备方法。

本发明的技术解决方案是包括以下操作步骤：

（1）将1.13-6.0 g的铜的化合物和0.01-0.10 g分散剂分散于100 -500 mL的蒸馏水中，经磁力搅拌和超声分散得到混合液1；

（2）将上述混合液1在磁力搅拌作用下水浴加热到25-90℃；

（3）将0.91-10.2 g还原剂和0.01-0.24 g分散剂（与步骤（1）相同的分散剂）分散于50-200 mL蒸馏水中，得到混合液2；

（4）将混合液2逐滴加入到含有铜的混合液1中，逐滴加入的时间为30-90 分种，滴加完之后在25-90℃反应3 小时；

（5）离心分离产物，然后分散于10-50 g正丁醇或油酸或磷酸三丁酯钝化剂中，静止1小时，得到粒径20-100 nm的铜纳米粒子。

以上所述铜的化合物为甘氨酸铜、无水醋酸亚铜、三水合酒石酸铜、一水合柠檬酸铜、氯化亚铜、氧化铜、氧化亚铜。

本发明所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸钠（分子量3000）、C13-C16烷基磺酸、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠。

以上本发明所述还原剂为硼氢化钾、硼氢化钠、水合联氨。

本发明的步骤（1）和步骤（3）所述分散剂相同，且在两个不同的体系中加入。

以上本发明的步骤（5）所得混合液在10000 转/分钟离心分离10 秒，并用无水乙醇和蒸馏水洗2次。