[发明专利]一种碳包铜纳米颗粒及其制备方法

说明书

本发明提供了一种碳包铜纳米颗粒及其制备方法，包括以下步骤：S1，将高分子化合物溶于N，N‑二甲基甲酰胺，加入α‑松油醇，搅拌均匀；S2，将铜粉加入到步骤S1得到的溶液中，超声后搅拌均匀；S3，将步骤S2得到的溶液均匀滴加在单晶硅片表面，加热使溶剂挥发，高分子化合物固化；S4，将步骤S3得到的单晶硅片置于感应加热炉中，在真空和还原性气体氛围下感应加热，得到所述碳包铜纳米颗粒。该方法制备时间短，形貌均匀。

技术领域

本发明涉及一种碳包铜纳米颗粒及其制备方法，属于碳包铜纳米颗粒的制备技术领域。

背景技术

铜纳米颗粒是一种重要的金属材料，具有相对较低的价格、高导热性和高导电性，被认为是一种能替代大多数贵金属纳米颗粒的材料。然而，铜纳米颗粒在室温下暴露在空气中数小后，就会被氧化形成氧化亚铜。铜的氧化会降低其电导率和热导率。因此，在投入应用前必须解决其抗氧化性差的问题。

由于碳包铜纳米颗粒的碳质壳可以保护铜纳米核不被氧化，近年来，外层为碳质壳的碳包铜纳米颗粒引起了人们的广泛关注。目前，制备碳包铜纳米颗粒的方法有溶胶-凝胶法、水热法、火焰燃烧法和电爆炸法等。但是，这些方法存在制备过程繁琐复杂、工艺条件要求高，制备时间长、难于操作；产物形状不规则、形貌不均匀、外部碳质层过厚等缺点，导致难以大规模推广应用。

发明内容

本发明提供了一种碳包铜纳米颗粒及其制备方法，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种碳包铜纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

S1，将高分子化合物溶于N，N-二甲基甲酰胺，加入α-松油醇，搅拌均匀；

S2，将铜粉加入到步骤S1得到的溶液中，超声后搅拌均匀；

S3，将步骤S2得到的溶液均匀滴加在单晶硅片表面，加热使溶剂挥发，高分子化合物固化；

S4，将步骤S3得到的单晶硅片置于感应加热炉中，在真空和还原性气体氛围下感应加热，得到所述碳包铜纳米颗粒。

作为进一步改进的，所述高分子化合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈中的一种或两种。

作为进一步改进的，所述聚甲基丙烯酸甲酯的相对分子质量为120～200kD；所述聚丙烯腈为相对分子质量为150～200kD。

作为进一步改进的，所述高分子化合物溶液浓度为20～80mg/mL。

作为进一步改进的，所述α-松油醇与N，N-二甲基甲酰胺的体积比为5～6:1。

作为进一步改进的，所述铜粉为球形，粒径为50～1000nm。

作为进一步改进的，所述铜粉的加入量为每毫升高分子化合物溶液加入0.048～0.0.144g。

作为进一步改进的，所述超声的功率为400～500W，超声时间为0.3～0.5h。

作为进一步改进的，所述感应加热的压强为200～300Pa，加热功率为5～8kW，加热时间为3～9min。

一种上述的方法制备的碳包铜纳米颗粒。

本发明的有益效果是：

本发明加入α-松油醇使高分子化合物固化，使产物形貌均匀。

本发明采用感应加热的方式，升温速率快、能量利用率高，克服了传统加热的漫长升温过程和温度波动，在几分钟内即可达到所需的反应温度，有效避免了升温过程中出现的副反应。

本发明采用不同大小规格的球形铜粉，由于其流动性好，且能在高分子溶液中良好分散，制得的颗粒保持了铜核的良好形貌。

附图说明