CN104162657A - 一种超长铜纳米线及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超长铜纳米线及其制备方法。其制备方法为：首先将二价铜盐水溶液与作为结构导向剂的高分子长链有机胺混合，在25~100℃下搅拌形成均匀分散的铜离子络合物；然后加入还原糖作为还原剂，充分搅匀后转移至烧瓶内，于100~150℃下油浴加热3~6h；将反应后混合物趁热离心，依次用去离子水、盐酸溶液和无水乙醇离心洗涤，即得到直径为30~70nm、长度为10~150μm的超长铜纳米线。本发明得到的铜纳米线直径均匀，纯度高，长径比大，柔韧性好，在透明导电膜、可弯折电子器件中有潜在应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及金属纳米线领域，尤其涉及一种超长铜纳米线及其制备方法。
背景技术
铜纳米线由于其优异的导电性、透光性、柔韧性及成本低廉等特点，在触摸屏、透明电极、柔性电子器件都有着重要的应用前景，被视为是最具潜力取代氧化铟锡的透明导电材料之一。
然而，以模板为向导的电化学沉积法和真空气相沉积法来制备铜纳米线时，虽然可以精准的控制产物形貌，但需要先制备出相应的模板，复杂的工艺增加了生产成本。最近，中国专利201080062895.1报道了一种在水溶液中大量生产铜纳米线的方法，但其产物在纳米线的端点存在纳米球，且纳米线直径约为100±10 nm。中国专利201110144380.2报道了一种单晶铜纳米线的可控制备方法，其产物平均直径为80nm。中国专利201210323822.4报道了一种超长铜纳米线的制备方法，他们用贵金属作为催化剂在100~200℃制备直径为40~80 nm的铜纳米线。端粒的存在和较大的直径都将严重影响做成膜后的导电性和透光率。所以，用简单、经济的方法生产出直径均匀，长径比大的铜纳米线对柔性透明导电材料的发展有重大的意义。
发明内容
本发明提供一种超长铜纳米线及其制备方法，以克服目前铜纳米线制备成本过高、工艺复杂、形貌非线性和直径过大等缺点。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
本发明所述的一种超长铜纳米线，其直径为30~70 nm，长度为10~150 μm。
本发明所述的超长铜纳米线的制备方法，包括如下步骤：配制二价铜盐溶液，加入高分子长链有机胺，在25~100℃加热搅拌1~12 h，得到溶液A；向溶液A中加入还原糖，搅拌10 min后转移至烧瓶内，油浴加热至100~150℃，保温3~6 h，得到溶液B；将溶液B趁热离心，将底部的沉淀物依次用去离子水、盐酸溶液和无水乙醇在1200~2000 r/min下离心洗涤，得到直径为30~70 nm，长度为10~150 μm的超长铜纳米线。
进一步，所述二价铜盐为氯化铜、溴化铜或碘化铜，所述二价铜盐的浓度为0.005~0.02 mol/L。
进一步，所述高分子长链有机胺为为十六胺、十八胺、9-十八烯胺或十四胺。
进一步，所述有机胺与二价铜离子的摩尔比为4:1~6:1。
进一步，所述还原糖为葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖或麦芽糖。
进一步，所述还原糖与二价铜离子的摩尔比为2:1~3:1。
进一步，所述盐酸溶液浓度为0~0.4 mol/L。
附图说明
图1是实施例1中铜纳米线的X射线衍射图；
图2是实施例1中铜纳米线的扫描电镜图；
图3是实施例2中铜纳米线的扫描电镜图；
图4是实施例4中铜纳米线的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
配制0.01 mol/L的氯化铜溶液20 mL，加入0.8 mmol的十六胺，在80℃搅拌1h，得到
均匀分散的铜离子络合物即溶液A；向溶液A中加入1mL 0.4 mol/L的葡萄糖，搅拌10 min后转移至烧瓶内，油浴加热到100℃并保温5 h，得溶液B；将溶液B从油浴中取出后不经冷却立即离心，将沉到底部的沉淀物依次用去离子水、盐酸溶液和无水乙醇在2000 r/min离心洗涤。
图1是实施例1制备的铜纳米线的X射线衍射光谱图，由图1可知，所制备的产品为纯净的面心立方结构的金属铜纳米线。
图2是实施例1制备的铜纳米线的扫描电镜图，由图1,2可知，所制备的产品为纯铜纳米线，其平均直径为40 nm,长度约为50 μm。
实施例2
配制0.005 mol/L的氯化铜溶液20 mL，加入0.4 mmol的十六胺，在25℃搅拌12 h，
得到均匀分散的铜离子络合物即溶液A；向溶液A中加入1 mL 0.3 mol/L的果糖，搅拌10 min后转移至烧瓶内,油浴加热到120℃并保温3 h，得溶液B；将溶液B从油浴中取出后不经冷却立即离心，将沉到底部的沉淀物依次用去离子水、盐酸溶液和无水乙醇在2000 r/min离心洗涤。
图3是实施例2制备的铜纳米线的扫描电镜图，由图3可知，所制备的产品为铜纳米线，其平均直径为55nm, 长度约为35 μm。
实施例3
配制0.02 mol/L的溴化铜溶液20 mL，加入2.4 mmol的十八胺，在60℃搅拌3 h，得
到均匀分散的铜离子络合物即溶液A；向溶液A中加入1 mL 1.2 mol/L的葡萄糖，搅拌10 min后转移至烧瓶内,油浴加热到100℃并保温5 h，得溶液B；将溶液B从油浴中取出后不经冷却立即离心，将沉到底部的沉淀物依次用去离子水、盐酸溶液和无水乙醇在1200 r/min离心洗涤。
图4是实施例4制备的铜纳米线的扫描电镜图，由图4可知，所制备的产品为铜纳米线，其平均直径为70 nm,长度约为150 μm。
实施例4
配制0.01 mol/L的氯化铜溶液20 mL，加入1.2 mmol的9-十八烯胺，在25℃搅拌12
h，得到均匀分散的铜离子络合物即溶液A；向溶液A中加入1mL 0.6 mol/L的麦芽糖，搅拌10 min后转移至烧瓶内,油浴加热到150℃并保温5 h，得溶液B；将溶液B从油浴中取出后不经冷却立即离心，将沉到底部的沉淀物依次用去离子水、盐酸溶液和无水乙醇在1500 r/min离心洗涤。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种超长铜纳米线，其特征在于，铜纳米线的直径为30~70 nm，长度为10~150 μm。
2.权利要求1所述超长铜纳米线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：配制二价铜盐溶液，加入高分子长链有机胺，在25~100℃加热搅拌1~12 h，得到溶液A；向溶液A中加入还原糖，搅拌10 min后转移至烧瓶内，油浴加热至100~150℃，保温3~6 h，得到溶液B；将溶液B趁热离心，将底部的沉淀物依次用去离子水、盐酸溶液和无水乙醇在1200~2000 r/min下离心洗涤。
3.如权利要求2所述的超长铜纳米线的制备方法，其特征在于，所述二价铜盐为氯化铜、溴化铜或碘化铜，所述二价铜盐的浓度为0.005~0.02 mol/L。
4.如权利要求2所述的超长铜纳米线的制备方法，其特征在于，所述高分子长链有机胺为十六胺、十八胺、9-十八烯胺或十四胺。
5.如权利要求2所述的超长铜纳米线的制备方法，其特征在于，所述有机胺与二价铜离子的摩尔比为4:1~6:1。
6.如权利要求2所述的超长铜纳米线的制备方法，其特征在于，所述还原糖为葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖或麦芽糖。
7.如权利要求2所述的超长铜纳米线的制备方法，其特征在于，所述还原糖与二价铜离子的摩尔比为2:1~3:1。
8.如权利要求2所述的超长铜纳米线的制备方法，其特征在于，所述盐酸溶液浓度为0.01~0.4 mol/L。
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