[发明专利]一种制备大面积Cu(100)单晶铜箔的方法

说明书

本发明公开了一种大面积Cu(100)单晶铜箔的制备方法。该方法首先利用酸性溶液和去离子水对商业多晶铜箔进行清洗。然后在常压下单一气氛中对多晶铜箔进行退火处理。逐步冷却到室温后即可获得晶面为(100)的单晶铜箔。该方法可用于制备大面积单晶铜箔，且该方法具有操作简单、制备周期短、单晶度高、平整性好、可大规模生产的优点。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种制备大面积单晶铜箔的方法，特别是涉及一种制备大面积Cu(100)单晶铜箔的方法。

背景技术

单晶铜箔在各行各业具有重要的用途，尤其是在二维材料的制备领域。例如，通过CVD法可以在单晶铜箔上制备出大面积的单晶石墨烯、氮化硼、过渡金属硫化物等二维材料。另外，因其具有较高的导电性，单晶铜箔广泛应用于电器、机械、建筑、国防等重要领域。但是，目前工艺制备的铜箔主要是以多晶的形式存在。由于多晶铜存在较多的晶界，其性能会大大降低，例如导电性、延展性等都要低于单晶铜箔。因此，制备单晶铜箔对铜箔的应用具有重要的意义。

目前制备单晶铜箔的方法主要有：

1.申请号为201810218065.1的专利报道了通过电化学抛光，然后在氢气与惰性气体的混合气氛中对铜箔进行高温退火。经过多次循环后可以制备出Cu(111)单晶铜箔。但是，此工艺较为复杂。

2.申请号为201910710749.8的专利报道了多温区同时对铜箔进行退火处理可以制备Cu(111)单晶铜箔。但是，此工艺对制备单晶铜箔的炉子要求较高，工业化生产具有一定难度。

3.申请号为201610098625.5的专利报道了通过向铜箔中掺杂其他金属元素然后在氢气与惰性气体混合气体中进行高温退火可以制备Cu(100)单晶铜箔。该方法引入了其他杂质元素，不利于制备高纯度的单晶铜箔。

总体来说，目前制备单晶铜箔的方法主要存在工艺复杂、对退火炉子要求高、在氢气与惰性气体混合气氛中退火、需要抽真空退火等问题。这都不利于工业化生产单晶铜箔。

发明内容

基于目前生产单晶铜箔存在的问题，本发明提供了一种制备大面积Cu(100)单晶铜箔的方法。该方法工艺简单、对退火炉子要求低、生产周期短，可在单一气氛中常压退火。

本发明提供的制备大面积Cu(100)单晶铜箔的方法，包括：

将多晶铜箔于酸溶液中浸泡后，超声清洗，干燥，于氢气气氛中进行常压退火，得到所述Cu(100)单晶铜箔。

上述方法中，所述酸溶液选自盐酸、硫酸和硝酸中至少一种。酸溶液能够将商业铜箔表面的氧化物洗涤干净；

所述酸溶液的体积百分浓度为1％-30％；具体为5％、10％或20％。所述酸溶液中，溶剂均为水。

所述浸泡步骤中，时间为10-100min；具体为15-90min、20min或40min。

所述多晶铜箔的厚度为10μm-100μm。

所述超声清洗在去离子水中进行；该步骤可除去铜箔表面吸附的酸及杂质；

所述超声清洗步骤中，时间为10min-50min；具体为15-45min或20min；

频率为50HZ-100HZ；具体为60HZ、80HZ或90HZ。

所述干燥为吹干；具体为用惰性气体吹干；

所述惰性气体具体选自氮气和氩气中至少一种。

所述退火步骤中，温度为900℃-1200℃；具体为950℃、1000℃、1030℃或1050℃；

由室温升至退火温度的时间为30-90min；具体为40min或30-80min；