CN108237232A - 一种以亚铁盐为催化剂的铜纳米线制备方法 - Google Patents

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王亚雄
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Abstract

本发明公开了一种以亚铁盐为催化剂的铜纳米线制备方法。所述以亚铁盐为催化剂的铜纳米线制备方法的初始原料为十八胺、金属铜盐、葡萄糖和亚铁盐，可制备得到直径为30‑90nm，长度为80‑200um表面光滑的铜纳米线。本发明公开的以亚铁盐为催化剂的铜纳米线制备工艺简单、成本低廉、可用于批量生长超长铜纳米线。本发明通过添加催化剂亚铁盐，使所制备得到的纳米铜线更长、更均匀。

Description

一种以亚铁盐为催化剂的铜纳米线制备方法
技术领域
本发明属于一维纳米材料制备技术领域，具体涉及一种以亚铁盐为催化剂的铜纳米线制备方法。
背景技术
近些年来，贵金属纳米材料由于具有优异的光学、电学、力学、热学及催化性质而在纳米科学领域受到广泛关注。微观结构上，这些独特的性质在很大程度上依赖电子的运动形式；在纳米尺度范围内，电子的运动形式又直接决定于金属的种类及其具体结构和形貌。由此可见，想要实现功能化纳米器件在微电子领域的应用，就需要有效控制纳米晶体的尺寸、形貌和晶态。目前，贵金属纳米晶体的可控合成主要是关于金、银、铂等元素的纳米结构，其中银纳米线合成技术较为成熟，被广泛应用于纳米光子学、电子学、催化和传感等诸多领域。例如制备各种柔性电极中，银纳米线沉积在弹性体上，展现出优异的透光性、导电性和柔韧性等特点，并已取得重大的研究进展。一维结构的超细（直径<10nm）金纳米线研究已有报道，但其稳定性和导电性较差，从应用角度，金、银等贵金属原料由于价格昂贵、自然存储量小等特点严重限制了其在工业领域的应用。
铜纳米线具有与金纳米线和银纳米线相近的导电性、导热性和延展性，且铜价格低廉、储量丰富，逐渐成为替代金、银纳米材料的最佳选择。随着对铜纳米线研究的不断深入，许多研究证明铜纳米线在光学、电学、热学、催化等诸多领域也具有重要的应用潜能。研究表明，高纵横比的铜纳米线具有很好的延展性和导电性。将高透过率、高导电性的柔性铜纳米线弹性体做成透明电极，可以在功能化光电子器件中代替价格日趋昂贵的导电材料ITO，应用于触摸屏、有机发光器件、有机太阳能光、锂离子电池、智能窗、机器人系统等诸多领域。现如今，铜纳米线主要通过物理或者化学方法制备，例如液相还原法、模板合成法和湿化学法。其中模板合成法和湿化学法成本较高、工艺复杂、容易使以生长的铜纳米线造成破坏，因此不适合规模化生产；液相还原法是目前较为灵活、低成本一种方法，可生长超长且形貌均匀、表面光滑的铜纳米线。
发明内容
本发明公开了一种以亚铁盐为催化剂的铜纳米线制备方法。本发明公开的铜纳米线制备方法成本低廉、工艺简单，可以用于生长超长铜纳米线。
一种以亚铁盐为催化剂的铜纳米线制备方法，包括以下步骤：
（1）将金属铜盐、葡萄糖、十八胺依次和去离子水混合,然后将亚铁盐溶于去离子水中，待将混合物搅拌均匀后，密封并在常温下磁力搅拌，得到混合物乳白色水溶液；
（2）将混合物水溶液倒入到反应容器内，混合物水溶液约占反应容器容积的2/3，升温至120摄氏度后，反应12-15小时，自然冷却至室温；
（3）将反应后的混合物水溶液，使用去离子水离心清洗后得到铜纳米线沉淀物；
（4）将离心洗涤的铜纳米线沉淀物分散在溶剂中，得到铜纳米线分散液。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
由上述本发明提供的实验步骤可以看出，所述方法制备成本低廉、过程简单，可批量生长超长铜纳米线。加入亚铁盐作为催化剂，可以使所得的铜纳米线更长，更均匀。
附图说明
图1和图2为本发明所举实例中铜纳米线扫描电子显微镜图像。
具体实施方式
本实例中所描述的技术方案仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明具体实施例所描述的一种以亚铁盐为催化剂的铜纳米线制备方法，选取十八胺作为封端剂、葡萄糖作为还原剂、二水氯化铜作为铜源、硫酸亚铁作为催化剂。该方法不需要昂贵实验设备和实验材料，不需要繁琐生长过程即可得到铜纳米线，因此可用于规模化生产。
下面利用实施例详细说明本发明技术方案及可以获得的有益效果：
（1）称取100mg二水氯化铜、50mg葡萄糖、700mg十八胺，10mg硫酸亚铁，依次将二水氯化铜、葡萄糖、十八胺，硫酸亚铁溶于去离子水中，待将混合物搅拌均匀后，密封并在常温下磁力搅拌一小时，得到混合物乳白色水溶液；
（2）将步骤（1）中的混合物水溶液倒入到高压反应釜内，混合物水溶液约占反应容器容积的2/3，升温至120摄氏度后，反应15小时，自然冷却至室温；
（3）将反应后的混合物水溶液，使用离子水用离心机反复离心清洗，其中离心机设置转速2000rmp，每次倒掉试管内上清液，取其沉淀物，清洗三次后得到铜纳米线沉淀物；
（4）将离心洗涤后的铜纳米线沉淀物分散在冰乙酸中，得到铜纳米线分散液。
该实施方式制备的铜纳米线直径为30-90nm，长度为80-200um。
以上所述，仅为本发明较好的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所披露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种以亚铁盐为催化剂的铜纳米线制备方法，其特征在于，所述铜纳米线制备方法的初始原料为十八胺、金属铜盐、葡萄糖和亚铁盐。
2.根据权利要求1所述的一种以亚铁盐为催化剂的铜纳米线制备方法，其特征在于所述亚铁盐在反应中起到催化作用。
3.根据权利要求1所述的一种以亚铁盐为催化剂的铜纳米线制备方法，其特征在于，所述的铜纳米线制备方法具体包括以下步骤：
（1）将金属铜盐、葡萄糖、十八胺依次和去离子水混合,然后将亚铁盐溶于去离子水中，待将混合物搅拌均匀后，密封并在常温下磁力搅拌，得到混合物乳白色水溶液；
（2）将混合物水溶液倒入到反应容器内，混合物水溶液约占反应容器容积的2/3，升温至120摄氏度后，反应12-15小时，自然冷却至室温；
（3）将反应后的混合物水溶液，使用去离子水离心清洗后得到铜纳米线沉淀物；
（4）将离心洗涤的铜纳米线沉淀物分散在溶剂中，得到铜纳米线分散液。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种以亚铁盐为催化剂的铜纳米线制备方法，其特征在于，所述的金属铜盐为无水氯化铜、二水氯化铜、硫酸铜、五水硫酸铜、硝酸铜、醋酸铜中的一种或多种。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种以亚铁盐为催化剂的铜纳米线制备方法，其特征在于，所述亚铁盐可以为硫酸亚铁、氯化亚铁中的一种或两种。
6.根据权利要求3所述的一种以亚铁盐为催化剂的铜纳米线制备方法，特征在于，所采用的反应容器可以为反应釜、电压力锅、汤锅或烧杯，分散铜纳米线的溶剂可以为去离子水、无水乙醇、异丙醇中的一种或多种。
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