CN106493391A - 一种铜纳米线的提纯方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铜纳米线的提纯方法，包括以下步骤：A)将母液离心后再与水混合，将得到的混合液转移至另一容器中；B)震荡上述容器后再转动，使铜纳米线团聚物残留在容器内壁上；放出提纯后的液体，得到铜纳米线。在铜纳米线的提纯过程中，依次包括以下操作：离心分离‑水分散‑震荡‑转动分离‑得到提纯的铜纳米线；本申请通过物理手段破坏了母液中的胶束，使铜纳米线形成不溶漂浮团聚物，最终使提纯的铜纳米线纯度较高。

Description

一种铜纳米线的提纯方法
技术领域
本发明涉及纳米材料的纯化技术领域，尤其涉及一种铜纳米线的提纯方法。
背景技术
用于合成铜纳米线的溶剂相合成法经常需要在产量和质量之间进行抉择；高产量合成方法制备的纳米线往往质量很差，而高质量铜纳米线的制备方法得到的产物却经常受限于低的产率和产量。在制备得到高质量且高产量的铜纳米线之后，铜纳米线的纯度又是限制其商业价值的一个关键因素，因而铜纳米线的提纯就成了一个需要面对的现实问题。
目前，主要采用以高级脂肪胺为表面活性剂的溶剂合成方法合成铜纳米线，该方法得到的母液中包括水、高级脂肪胺、反应后的葡萄糖、铜纳米线与铜纳米颗粒，针对该种母液，铜纳米线的提纯方法一般为低速离心法、表活剂预除去法和配体交换法等。其中低速离心法最为便捷，但所得铜纳米线的纯度并不好，甚至有非常多的铜纳米颗粒包裹在一维铜纳米线的胶束内；而后两种方法虽然相对于低速离心法有所改进，得到的产物纯度大幅提高，但是却会导致铜纳米线的部分氧化或损失，从而影响产物的物理性能及产率。此外，除去高级脂肪胺表活剂后，铜纳米线的保存也成为了一个难题。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种铜纳米线的提纯方法，本申请提纯的铜纳米线几乎无任何杂质，纯度极高。
有鉴于此，本申请提供了一种铜纳米线的提纯方法，包括以下步骤：
A)，将母液离心后再与水混合，将得到的混合液转移至另一容器中；
B)，震荡上述容器后再转动，使铜纳米线团聚物残留在容器内壁上；放出提纯后的液体，得到铜纳米线。
优选的，所述离心的次数为1～5次。
优选的，所述离心的时间为0～60min。
优选的，所述离心的转速为1000～3000转/min。
优选的，所述震荡的时间为5～10min。
优选的，所述水为蒸馏水、去离子水或超纯水。
优选的，所述水的加入量为所述容器高度的1/2～4/5。
优选的，所述放出提纯后的液体之后还包括：
加入环己烷分散残留在容器内壁上的铜纳米线团聚物，放出溶液后将得到的铜纳米线保存。
优选的，所述保存的方法为通入0～15min惰性气体后冷冻保存或与水合肼混合后冷冻保存。
优选的，所述惰性气体为氩气或氮气。
本发明提供了一种铜纳米线的提纯方法，该方法在提纯过程中对母液的处理依次包括以下操作：离心分离-水分散-震荡-转动分离-得到提纯的铜纳米线。本申请提供的提纯方法利用强烈震荡产生的剧烈的剪切力和湍动，使包裹在高级脂肪胺胶束内的铜纳米颗粒从胶束中脱离，而铜纳米线由于本身极高的长径比，相互纠缠，形成宏观可见的团聚物漂浮于液面之上；同时由于水的表面张力的存在，此团聚物倾向于聚集在液面与容器的交界处，而后利用疏水性和表面张力，通过转动使更多的铜纳米线团聚物从水相分离，转而沉积在内壁，最后通过放掉提纯后的母液，得到纯度较高的铜纳米线。
进一步的，由于提纯过程中所需操作(如离心、连续震荡摇晃、转动)均可设计程序由机器操作，可完全设计成自动化作业，因此非常适用于工业流程，在实际生产中将有非常好的应用前景。
实验结果表明，本发明提纯出的铜纳米纯度非常高，在透射电子显微镜和扫描电子显微镜下几乎看不到杂质，可近似为纯铜纳米线，大大提高了产物的商业价值，因而具有非常好的工业化应用前景。
附图说明
图1为提纯前后的铜纳米线产物的透射电子显微镜照片。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种铜纳米线的提纯方法，包括以下步骤：
A)，将母液离心后再与水混合，将得到的混合液转移至容器中；
B)，震荡上述容器后再转动，使铜纳米线团聚物残留在容器内壁上；放出提纯后的液体，得到铜纳米线。
本申请依次通过离心分离、震荡与转动的机械手段，使铜纳米线经过提纯后几乎不含杂质，纯度较高。
本申请所述铜纳米线存在于以高级脂肪胺为表面活性剂合成铜纳米线的合成母液中，即母液中包括水、高级脂肪胺、反应后的葡萄糖、铜纳米线与铜纳米颗粒，其中高级脂肪胺包裹着铜纳米线，铜纳米颗粒分散于铜纳米线中。
在提纯铜纳米线的过程中，本申请首先将母液进行离心分离，再将离心后的母液采用水分散；此过程主要是去除多余的高级脂肪胺，否则难以形成铜纳米线团聚物；但是此过程中仍是有高级脂肪胺包裹层存在。所述离心的次数优选为1～5次，更优选为2～4次，如可进行2次、3次或4次；所述离心的转速优选为1000～3000转/min，更优选为1500转/min～2500转/min，如转速可为1500转/min、2000转/min或2500转/min。所述离心的时间优选为0～60min，更优选为10～50min。所述水为本领域技术人员熟知的水，为了避免引入额外的杂质，所述水优选为蒸馏水、去离子水或超纯水。所述水的加入量优选为所述容器高度的一半以上，更优选为1/2～4/5。本申请优选将水分散的离心后的沉降物转移至分离容器中。
按照本发明，然后充分振荡分离容器，以破坏产物的胶束状态，使铜纳米线与铜纳米颗粒分离，铜纳米颗粒分散在液体中，而铜纳米线互相缠绕形成宏观的不分散团聚物。震荡后的溶液形成分层溶液，铜纳米线团聚浮于溶液上层。所述震荡的时间优选为5～10min。
本申请最后将分离容器进行转动，以使铜纳米线团聚物残留在分离容器内壁上。由于上述得到的团聚物是疏水的，因而其在水的表面张力作用下，分离容器在转动的情况下，铜纳米线团聚物倾向于在水和容器的内壁处聚集，此时放出提纯后的液体，从而得到铜纳米线。
为了便于铜纳米线的保存，本申请优选加入环己烷冲洗容器内壁，将团聚物分散后放出液体，再进行保存。所述保存的方法具体为通入0～15min惰性气体后冷冻保存或与水合肼混合后冷冻保存。
本申请利用物理手段破坏了母液中的高级脂肪胺包裹的铜纳米线和铜纳米颗粒的可分散胶束，使得铜纳米线形成不溶漂浮团聚物，本申请的提纯方法中离心分离是关键之处，以去除多余的高级脂肪胺，否则不会形成铜纳米线团聚物，后续的提纯过程也不会继续。
本发明提供的提纯方法的基本原理为利用强烈震荡产生的剧烈的剪切力和湍动，使包裹在高级脂肪胺胶束内的铜纳米颗粒从胶束中脱离，而铜纳米线由于本身极高的长径比，相互纠缠，形成宏观可见的团聚物漂浮于液面之上；由于水的表面张力的存在，此团聚物倾向于聚集在液面于容器的交界处；而后利用疏水性和表面张力，通过转动使更多的铜纳米线团聚物从水相分离，转而沉积在内壁。最后通过放料口放掉提纯后的母液，用环己烷收集粘在内壁上的纯铜纳米线团聚物并进行有效保存。进一步的，通过扩大容器体积，这种方法可一次性快速大量提纯高质量铜纳米线；且由于提纯过程中所需操作(如离心、连续震荡摇晃、转动、平动)均可设计程序由机器操作，可完全设计成自动化作业，因此非常适用于工业流程，在实际生产中将有非常好的应用前景。
由此，本申请提供的铜纳米线的提纯方法简单易行，该方法不仅可以实现短时间快速大量提纯，而且提纯出的铜纳米线产物几乎无任何杂质，纯度极高，大大提升了合成产物的商业价值。同时，由于该方法具有不破坏铜纳米线表面十六胺包裹层的特点，则提纯的铜纳米线可在特殊处理技术下有效隔绝溶剂中的氧气无损保存一年以上。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的铜纳米线的提纯方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
在50mL离心管中加入所得反应后的母液，在2000rpm条件下离心2次，每次50分钟；用水分散离心沉淀物后将铜红色分散液转移入分离容器中(以分液漏斗为示例)，补加去离子水至容器体积的3/4，震荡容器5min，结束后可看到大量铜纳米线团聚物漂浮在液面上方；横向缓慢转动容器，团聚物逐渐贴附在漏斗内壁，然后直立容器；打开放料口阀门，放出提纯后的母液；然后从上部加料口加入环己烷冲洗容器内壁，把所有团聚物均分散后放出液体到试剂瓶中，最后通入15min氮气进行冷冻保存。试验结果表明，按照上述方法保存的铜纳米线可保存一年以上。
如图1所示，图1为提纯前后的透射电子显微镜照片，由图1可知，此铜纳米线提纯方法分离效果显著，可得到近似纯的铜纳米线产物。
实施例2
在500mL离心杯中加入所得反应后的母液，在3000rpm条件下离心3次，每次40分钟；用水分散离心沉淀物后将铜红色分散液转移入分离容器中(以分液漏斗为示例)，补加去离子水至容器体积的2/3，震荡容器10min，结束后可看到大量铜纳米线团聚物漂浮在液面上方；横向缓慢转动容器，团聚物逐渐贴附在漏斗内壁，然后直立容器；打开放料口阀门，放出提纯后的母液；然后从上部加料口加入环己烷冲洗容器内壁，把所有团聚物均分散后放出液体到试剂瓶中，最后滴加1‰的水合肼进行冷冻保存。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种铜纳米线的提纯方法，包括以下步骤：
A)，将母液离心后再与水混合，将得到的混合液转移至另一容器中；
B)，震荡上述容器后再转动，使铜纳米线团聚物残留在容器内壁上；放出提纯后的液体，得到铜纳米线。
2.根据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，所述离心的次数为1～5次。
3.根据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，所述离心的时间为0～60min。
4.根据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，所述离心的转速为1000～3000转/min。
5.根据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，所述震荡的时间为5～10min。
6.根据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，所述水为蒸馏水、去离子水或超纯水。
7.根据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，所述水的加入量为所述容器高度的1/2～4/5。
8.根据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，所述放出提纯后的液体之后还包括：
加入环己烷分散残留在容器内壁上的铜纳米线团聚物，放出溶液后将得到的铜纳米线保存。
9.根据权利要求8所述的提纯方法，其特征在于，所述保存的方法为通入0～15min惰性气体后冷冻保存或与水合肼混合后冷冻保存。
10.根据权利要求9所述的提纯方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气或氮气。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111774187A (zh) * 2020-05-22 2020-10-16 深圳第三代半导体研究院 一种宏量提纯金属基纳米线的装置及方法
CN115283661A (zh) * 2022-08-09 2022-11-04 北京化工大学 铜纳米线的纯化方法和由该方法制得的铜纳米线

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1727523A (zh) * 2004-07-26 2006-02-01 中国科学院物理研究所 液相合成一维超长金属铜纳米线的方法
CN101934377A (zh) * 2010-09-14 2011-01-05 浙江大学 一种快速高效的银纳米线合成方法
US20130270118A1 (en) * 2011-01-07 2013-10-17 Konkuk University Industrial Cooperation Corp. Polycrystalline cuprous oxide nanowire array production method using low-temperature electrochemical growth
CN104162657A (zh) * 2014-07-21 2014-11-26 江苏大学 一种超长铜纳米线及其制备方法
KR101516953B1 (ko) * 2013-11-20 2015-05-04 한국과학기술연구원 구리나노선의 제조방법, 이에 의해 제조된 구리나노선, 잉크 조성물 및 투명전도막의 제조방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1727523A (zh) * 2004-07-26 2006-02-01 中国科学院物理研究所 液相合成一维超长金属铜纳米线的方法
CN101934377A (zh) * 2010-09-14 2011-01-05 浙江大学 一种快速高效的银纳米线合成方法
US20130270118A1 (en) * 2011-01-07 2013-10-17 Konkuk University Industrial Cooperation Corp. Polycrystalline cuprous oxide nanowire array production method using low-temperature electrochemical growth
KR101516953B1 (ko) * 2013-11-20 2015-05-04 한국과학기술연구원 구리나노선의 제조방법, 이에 의해 제조된 구리나노선, 잉크 조성물 및 투명전도막의 제조방법
CN104162657A (zh) * 2014-07-21 2014-11-26 江苏大学 一种超长铜纳米线及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
QIQI FU ET AL: "A mixed-solvent route to unique PtAuCu ternary nanotubes templated from Cu nanowires as efficient dual electrocatalysts", 《SCIENCE CHINA MATERIALS》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111774187A (zh) * 2020-05-22 2020-10-16 深圳第三代半导体研究院 一种宏量提纯金属基纳米线的装置及方法
CN111774187B (zh) * 2020-05-22 2021-11-26 深圳第三代半导体研究院 一种宏量提纯金属基纳米线的装置及方法
CN115283661A (zh) * 2022-08-09 2022-11-04 北京化工大学 铜纳米线的纯化方法和由该方法制得的铜纳米线

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