[发明专利]一种铜纳米线的制备方法

说明书

本发明公开一种铜纳米线的制备方法，将铜源、二苯乙醇酮和长链烷基胺溶解于溶剂得到反应混合物；活化反应混合物使所述反应混合物混合均匀；后得到含铜纳米线的胶体；将所述胶体进行萃取得到铜纳米线。本发明采用二苯乙醇酮作为还原剂，长链烷基胺为配体可以得到较大长径比的铜纳米线；同时本发明技术方案的温度较低，能耗较低，反应无污染；制备的铜纳米线更细，长径比值较大，可用于低Haze值的高质量透明导电薄膜等领域；同时本发明操作简单，成本低，可实现对超细铜纳米线的规模化制备；本发明制备的超细铜纳米线柔性好，可以自组装成蜂窝状铜的透明导电膜，具有广泛的运用前景。

技术领域

本发明属于金属纳米线的制备方法，具体涉及一种铜纳米线的制备方法。

背景技术

一维金属纳米线相比金属本体材料展现出许多独特的光学、电学、热力学、机械和催化性能，因此被广泛应用于电子，光学，催化，传感等领域的基础材料，尤其金属纳米线己被广泛报道作为代替ITO玻璃的透明导电电极材料。铜因其地球储量丰富和较好的本征电导率使其成为构建金属纳米线最受欢迎的材料之一。纳米铜线技术不仅材料成本低，而且能够采用电子印刷方式量产，其本身的电阻率还非常低，是一种非常理想的透明电极替代材料。

关于铜纳米线的合成的论文和专利已经被大量报道。主流的两大合成铜纳米线的方法是：采用高浓度的氢氧化钠溶液分散铜的前驱体结合配体乙二胺和还原剂水合肼的低温制备方法(80℃)；铜纳米线的质量对于其透明导电电极等器件的性能尤为关键。尽管科学家们开发了大量的制备铜纳米线的方法，但是铜纳米线的直径仍然没有办法做到和金银纳米线相当。

采用Ni离子催化的方法可以将铜纳米线的直径控制在16nm，长度40μm，但是采用油胺作为溶剂以及高达175℃的高温限制了此方法的应用。中国科学技术大学的俞书宏院士采用葡萄糖作为还原剂的多步法实现了铜纳米线的大规模制备，其长径比约为700-1000，依旧不够高。因此急需一种改进的技术来解决上述问题和缺陷。

发明内容

为了解决现有技术中存在的制备温度高、长径比低的缺点，本发明的目的在于提供一种铜纳米线的制备方法，其反应体系的温度较低、长径比高、反应无污染、且生产成本低，工艺简单。

本发明一方面在于提供一种铜纳米线的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

(1)将铜源、二苯乙醇酮和长链烷基胺溶解于溶剂中，得到反应混合物；

(2)活化所述反应混合物使所述反应混合物混合均匀；

(3)在0～120℃油浴或水浴中反应12～100小时，得到含铜纳米线的胶体；进一步的，优选在20～80℃条件下反应。

(4)将所述胶体进行分散和/或离心和/或抽滤和/或洗涤和/或烘干得到所述铜纳米线。

如权利要求1所述的铜纳米线的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中包含如下步骤：

(31)将所述反应混合物在20～40℃油浴或水浴中预反应12小时；

(32)将预反应后的反应混合物在升温至70～120℃下反应1～14小时，得到含铜纳米线的胶体；

进一步的，预反应后的反应混合物优选在70～80℃条件下反应。

进一步地，所述步骤(3)中，在20～30℃条件下反应80～100小时，得到具有所述铜纳米线的胶体。

进一步地，所述铜源选自二水合氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、甲酸铜、醋酸铜中的至少一种。

进一步地，所述溶剂为极性溶剂，所述极性溶剂可选自醇类溶剂、水中的至少一种，所述醇类溶剂可选自一元醇、二元醇、多元醇等中的至少一种。

进一步地，所述长链烷基胺包含十六烷基胺、十四烷基胺、十八烷基胺、油胺和十二烷基胺。