CN113263185B - 一种利用多元醇二次加入法制备弯折铜纳米线的方法 - Google Patents

一种利用多元醇二次加入法制备弯折铜纳米线的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113263185B
CN113263185B CN202110503069.6A CN202110503069A CN113263185B CN 113263185 B CN113263185 B CN 113263185B CN 202110503069 A CN202110503069 A CN 202110503069A CN 113263185 B CN113263185 B CN 113263185B
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
polyol
bent copper
bent
preparing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110503069.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113263185A (zh
Inventor
尹振星
王俊翔
尹成日
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yanbian University
Original Assignee
Yanbian University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yanbian University filed Critical Yanbian University
Priority to CN202110503069.6A priority Critical patent/CN113263185B/zh
Publication of CN113263185A publication Critical patent/CN113263185A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113263185B publication Critical patent/CN113263185B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/24—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from liquid metal compounds, e.g. solutions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/054—Nanosized particles
    • B22F1/0547—Nanofibres or nanotubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

一种利用多元醇二次加入法制备弯折铜纳米线的方法，包括以下步骤：1)将铜盐溶于多元醇A中，超声使其形成均匀的溶液B；2)将胺类有机碱与卤化铵溶于多元醇A中，超声并加热使其形成溶液C；3)在搅拌下，将溶液B注射到溶液C中，形成溶液D；4)将溶液D加热并不断搅拌，形成溶液E；5)将溶液E保温一定时间，然后将多元醇F加入溶液E中并不断搅拌，最后自然冷却，即得到弯折铜纳米线。通过调控多元醇的组分、两次加入多元醇的比例和加入的时间得到弯折形状的铜纳米线。具有原料简单、反应条件温和、制备方法简便等优点。此外，本方法制备出的弯折的铜纳米线长径比大，产率高，弯折程度大，有望能很好地应用于透明电极材料领域。

Description

一种利用多元醇二次加入法制备弯折铜纳米线的方法
技术领域
本发明涉及金属纳米材料领域，尤其涉及一种利用多元醇二次加入法制备弯折铜纳米线的方法。
背景技术
随着科技的进步和社会的发展，人们对物质需求的不断提高，纳米材料已成为研究的热门领域。纳米材料的应用极大的改变人们的生活。纳米材料的可贵性，不仅止于其在信息产业、生物医药、航空航天以及环境保护等方面的良好表现，更在于其能够深入生活细节，通过改造传统制造业从而对人类衣食住行产生潜移默化的影响。在纳米材料中金属纳米线(MNWs)在柔性显示器、太阳能电池、催化剂以及散热器方面的应用占有举足轻重的地位。其中，铜纳米线由于具有独特的光学、电学、力学和热学性质而成为制备透明柔性导电电极的优良材料。铜价格低廉，自然存储量较大，是实际应用中的理想材料。
透明导电薄膜是许多光电子器件的重要组成部分，例如平板显示器、有机太阳能电池、有机发光二极管(OLED)、智能窗等。铟锡氧化物(ITO)由于高电导率和透光率，已经成为透明导电薄膜的主要材料。然而，ITO也存在着一些缺点，例如原材料储量不足、价格上涨、制备费用昂贵、柔性差等，因而开发可替代ITO的新材料极为重要，在金属纳米线中，铜纳米线由于具有良好的电学、力学和化学性能，可满足未来光电器件对材料的要求，并且具有降低手机、电子阅读器ipad等显示器制造成本的潜力，亦能帮助人们构建可折叠的电子产品并提升太阳能电池的性能。铜的价格低廉且储量丰富。因此铜纳米线被视为最具潜力的柔性透明电极材料之一。采用铜纳米线制备透明导电薄膜是一种理想的发展途径。而弯折铜纳米线由于其弯折的特性，可以达到两根直铜纳米线交叉的效果，可以在横纵两个方向对透明薄膜进行覆盖，在覆盖薄膜的同时减少铜纳米线的用量。由于用量减少，有望制成透光率更好的导电透明薄膜。同时，由于用量减少，弯折铜纳米线制成的导电透明薄膜将有更少的纳米线间的连接点，或将简化导电透明薄膜的工艺流程，为未来发展提供助力。
弯折铜纳米线由于其具有的特殊结构和缺陷位点，展现出独特的催化活性和反应选择性，可提高反应效率，其催化选择性可能大大高于传统催化剂，用作多种反应的催化剂。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种利用多元醇二次加入法制备弯折铜纳米线的方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用多元醇二次加入法制备弯折铜纳米线的方法，包括以下步骤：
1)将铜盐溶于多元醇A中，超声使其形成均匀的溶液B；
2)将胺类有机碱与卤化铵溶于多元醇A中，超声并加热使其形成溶液C；
3)在搅拌下，将溶液B注射到溶液C中，形成溶液D；
4)将溶液D加热并不断搅拌，形成溶液E；
5)将溶液E保温一定时间，然后将多元醇F加入溶液E中并不断搅拌，最后自然冷却，即得到弯折铜纳米线。
所述铜盐包括氯化亚铜、氯化铜、硫酸铜、溴化铜或碱式碳酸铜中的至少一种。
所述多元醇A包括丙二醇、1，2-丁二醇、季戊四醇、一缩二乙二醇、甘油、乙二醇、聚乙二醇中的至少两种，所述多元醇F包括丙二醇、1，2-丁二醇、季戊四醇、一缩二乙二醇、甘油、乙二醇、聚乙二醇中的至少一种。
所述铜盐与多元醇A的加入总量的比为1～5mol/30L。
本发明中，加入多元醇A的总量和多元醇F的总量的体积比为10:1～1:10。
所述胺类有机碱包括乙二胺、三乙胺、异丙胺、叔丁胺、己二胺、癸胺、十八胺、三乙醇胺、二苯胺或环己胺中的至少一种；所述卤化铵包括氯化铵、溴化铵、碘化铵、硫酸铵中的至少一种。
本发明中，铜盐和胺类有机碱的摩尔比为1:1～1:5，铜盐和卤化铵的摩尔比为1:1～10:1。
在步骤2)中，加热的温度为40～70℃。
在步骤3)中，搅拌的速度为200～800rpm，注射的速度为1～20mL/min，搅拌时间为10～30min。
在步骤4)中，加热的温度为180～220℃；在步骤5)中，保温的时间不超过30min。
相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：
本发明采用多元醇二次加入法，与铜盐溶液混合，在多元醇的还原体系下，独创地得到弯折结构的铜纳米线，通过调控多元醇的组分、两次加入多元醇的比例和加入的时间得到弯折形状的铜纳米线。本发明具有原料简单、反应条件温和、无需间断操作、弯折纳米线比例可控等优点。此外，本方法制备出的弯折铜纳米线具有较大的长径比，有望能很好地应用于电极材料领域，在其他领域也有广泛的应用前景。
附图说明
图1为实施例1制备的弯折铜纳米线的扫描电镜图；
图2为实施例1制备的弯折铜纳米线的XRD图；
图3为实施例2制备的弯折铜纳米线的扫描电镜图；
图4为实施例3制备的弯折铜纳米线的扫描电镜图；
图5为对比例1制备的弯折铜纳米线的扫描电镜图；
图6为对比例2制备的弯折铜纳米线的扫描电镜图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。
实施例1
一种利用多元醇二次加入法制备弯折铜纳米线的方法，具体步骤如下：室温下，量取10mL乙二醇溶剂、2.5ml甘油、2.5ml聚乙二醇，然后加入2mmol氯化亚铜，超声使其形成均匀的B溶液。室温下，量取10mL乙二醇溶剂、2.5ml甘油、2.5ml聚乙二醇并加入0.3mmol氯化铵和6mmol 9-十八烯胺，超声并加热到50℃使其形成均匀的C溶液。在搅拌速度600rpm下，将B溶液用蠕动泵以10mL/min速度注射到C溶液中，搅拌20min，形成均匀混合溶液，匀速升温，以9℃/min的升温速率加热至210℃。保持2min，然后向溶液中快速加入15ml乙二醇，待溶液混合均匀后自然冷却，即可得到弯折铜纳米线，其电镜图与XRD图如图1、2所示，经测定，直径约为30纳米。
实施例2
室温下，量取10mL乙二醇溶剂、5ml甘油，然后加入3mmol氯化亚铜，超声使其形成均匀的B溶液。室温下，量取10mL乙二醇溶剂、5ml甘油并加入0.3mmol氯化铵和3mmol 9-十八烯胺，超声并加热到50℃使其形成均匀的C溶液。在搅拌速度800rpm下，将铜盐溶液用蠕动泵以15mL/min速度注射到氯化铵溶液中，搅拌20min，形成均匀混合溶液，匀速升温，以17℃/min的升温速率加热至210℃。10min后向溶液中加入20ml丙二醇，待溶液混合均匀后自然冷却，即可得到弯折铜纳米线，如图3所示。
实施例3
室温下，量取4mL丙二醇溶剂、1ml甘油，然后加入2mmol氯化亚铜，超声使其形成均匀的B溶液。室温下，量取10mL丙二醇溶剂、15ml甘油并加入0.5mmol氯化铵和5mmol 9-十八烯胺,超声并加热到50℃使其形成均匀的C溶液。在搅拌速度300rpm下，将铜盐溶液用蠕动泵以5mL/min速度注射到氯化铵溶液中，搅拌20min，形成均匀混合溶液，匀速升温，以20℃/min的升温速率加热至190℃。5min后向溶液中加入5ml聚乙二醇，待溶液混合均匀后自然冷却，即可得到弯折铜纳米线，如图4所示。
对比例1
一种利用多元醇法制备弯折铜纳米线的方法，具体步骤如下：室温下，量取10mL乙二醇溶剂、2.5ml甘油、2.5ml聚乙二醇，然后加入10mmol氯化亚铜，超声使其形成均匀的B溶液。室温下，量取10mL乙二醇溶剂、2.5ml甘油、2.5ml聚乙二醇并加入0.3mmol氯化铵和6mmol 9-十八烯胺，超声并加热到50℃使其形成均匀的C溶液。在搅拌速度600rpm下，将B溶液用蠕动泵以10mL/min速度注射到C溶液中，搅拌20min，形成均匀混合溶液，匀速升温，以9℃/min的升温速率加热至210℃。保持2min，然后向溶液中快速加入15ml乙二醇，待溶液混合均匀后自然冷却，即可得到铜纳米线，如图5所示。
对比例2
室温下，量取15mL丙二醇溶剂，然后加入2mmol氯化亚铜，超声使其形成均匀的B溶液。室温下，量取15mL丙二醇溶剂并加入0.5mmol氯化铵和5mmol 9-十八烯胺,超声并加热到50℃使其形成均匀的C溶液。在搅拌速度300rpm下，将铜盐溶液用蠕动泵以5mL/min速度注射到氯化铵溶液中，搅拌20min，形成均匀混合溶液，匀速升温，以20℃/min的升温速率加热至190℃。5min后向溶液中加入5ml聚乙二醇，待溶液混合均匀后自然冷却，即可得到铜纳米线，如图6所示。
本发明通过调控多元醇的组分、两次加入多元醇的比例和加入的时间得到弯折形状的铜纳米线，铜盐溶液种类不同，制备得到的弯折铜纳米线的形貌不同。其中，实施例1制备得到的弯折铜纳米线产量高、占比多、副产物少，弯折程度大，原料利用率最高，有望广泛应用于电极领域。实施例2、3制备得到的弯折铜纳米线较实施例1相比，弯折纳米线比例小，颗粒多，这是由于多元醇的种类、用量、反应温度、升温速率、加入时间等对弯折铜纳米线的形貌有重要影响。在多元醇体系下，多元醇能够选择吸附在特定的铜晶面上实现动力学控制生长，反应温度及溶液的粘度可以改变弯折铜纳米线的的生长速度，实施例2、3中正是由于加入的多元醇的量不同、溶液的粘度以及反应的温度不同，导致弯折铜纳米线的弯折程度和产量不同。
本发明中，在磁力搅拌下，铜盐溶液与胺类有机碱的多元醇溶液形成铜胺络合物。在多元醇的还原体系下，将铜络合物还原为纳米铜。本发明在反应过程中二次加入多元醇，同时改变反应物的温度和浓度，诱导其瞬间形成面缺陷，首次得到弯折的铜纳米线。本发明独创地将一种或多种多元醇溶液与反应体系二次混合。通过灵活调控二次加入的多元醇的种类、比例、加入的时刻等参数，达到调控体系的温度和改变晶体生长的方向的目的，得到尺寸可控的弯折铜纳米线。本发明具有原料简单、反应条件温和、制备方法简便等优点。此外，本方法制备出的弯折的铜纳米线长径比大，产率高，弯折程度大，有望能很好地应用于透明电极材料领域。

Claims (5)

1.一种利用多元醇二次加入法制备弯折铜纳米线的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将铜盐溶于多元醇A中，超声使其形成均匀的溶液B；
2）将胺类有机碱与卤化铵溶于多元醇A中，超声并加热40~70℃使其形成溶液C；
3）在搅拌下，将溶液B注射到溶液C中，形成溶液D；
4）将溶液D加热180~220℃并不断搅拌，形成溶液E；
5）将溶液E保温不超过30min，然后将多元醇F加入溶液E中并不断搅拌，最后自然冷却，即得到弯折铜纳米线；
所述多元醇A包括丙二醇、1，2-丁二醇、季戊四醇、一缩二乙二醇、甘油、乙二醇、聚乙二醇中的至少两种，所述多元醇F包括丙二醇、1，2-丁二醇、季戊四醇、一缩二乙二醇、甘油、乙二醇、聚乙二醇中的至少一种；
所述铜盐与多元醇A的加入总量的比为1~5mol/30L；
加入多元醇A的总量和多元醇F的总量的体积比为10:1~1:10。
2.如权利要求1所述的一种利用多元醇二次加入法制备弯折铜纳米线的方法，其特征在于：所述铜盐包括氯化亚铜、氯化铜、硫酸铜、溴化铜或碱式碳酸铜中的至少一种。
3.如权利要求1所述的一种利用多元醇二次加入法制备弯折铜纳米线的方法，其特征在于：所述胺类有机碱包括乙二胺、三乙胺、异丙胺、叔丁胺、己二胺、癸胺、十八胺、三乙醇胺、二苯胺或环己胺中的至少一种；所述卤化铵包括氯化铵、溴化铵、碘化铵、硫酸铵中的至少一种。
4.如权利要求1所述的一种利用多元醇二次加入法制备弯折铜纳米线的方法，其特征在于：铜盐和胺类有机碱的摩尔比为1:1~1:5，铜盐和卤化铵的摩尔比为1:1~10:1。
5. 如权利要求1所述的一种利用多元醇二次加入法制备弯折铜纳米线的方法，其特征在于：在步骤3）中，搅拌的速度为200~800 rpm，注射的速度为1~20mL/min，搅拌时间为10~30min。
CN202110503069.6A 2021-05-08 2021-05-08 一种利用多元醇二次加入法制备弯折铜纳米线的方法 Active CN113263185B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110503069.6A CN113263185B (zh) 2021-05-08 2021-05-08 一种利用多元醇二次加入法制备弯折铜纳米线的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110503069.6A CN113263185B (zh) 2021-05-08 2021-05-08 一种利用多元醇二次加入法制备弯折铜纳米线的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113263185A CN113263185A (zh) 2021-08-17
CN113263185B true CN113263185B (zh) 2023-04-07

Family

ID=77230186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110503069.6A Active CN113263185B (zh) 2021-05-08 2021-05-08 一种利用多元醇二次加入法制备弯折铜纳米线的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113263185B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113955793B (zh) * 2021-10-19 2023-08-22 延边大学 一种基于粒-线交织结构氧化铜纳米层的水蒸发发电器件及其制备方法
CN114113186B (zh) * 2021-11-15 2024-05-10 哈工大机器人创新中心有限公司 一种纳米线可控弯曲方法
CN114603154A (zh) * 2022-03-22 2022-06-10 武汉纺织大学 铜纳米线的制备方法及其制备的铜纳米线

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1283851C (zh) * 2004-07-26 2006-11-08 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
CN100342064C (zh) * 2005-09-23 2007-10-10 浙江大学 一种银纳米线的合成方法
JP5820556B2 (ja) * 2013-01-31 2015-11-24 双葉電子工業株式会社 銅ナノワイヤーの製造方法
CN103537710B (zh) * 2013-10-21 2015-05-06 南京邮电大学 一种高长径比银纳米线的制备方法
KR101674023B1 (ko) * 2015-02-06 2016-11-09 서울대학교산학협력단 휘어진 구리 나노선의 합성방법
CN104858450A (zh) * 2015-06-10 2015-08-26 苏州冷石纳米材料科技有限公司 一种批量制备超长铜纳米线的方法
CN112517921B (zh) * 2020-11-23 2023-02-03 延边大学 一种空心铜纳米片的制备方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN113263185A (zh) 2021-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113263185B (zh) 一种利用多元醇二次加入法制备弯折铜纳米线的方法
CN102744417B (zh) 一种高长径比纳米银线的制备方法
CN105621477A (zh) 一种合成CsPbX3无机钙钛矿纳米片的方法
CN102303124A (zh) 一种pH值调节的溶剂热法制备高长径比纳米银线的方法
CN110586928A (zh) 基于一锅多醇法的高长径比银纳米线及其制备方法与应用
Li et al. Excitonic luminescence engineering in tervalent-europium-doped cesium lead halide perovskite nanocrystals and their temperature-dependent energy transfer emission properties
CN106025067A (zh) 一种溶液法生成钙钛矿薄膜的成膜方法及其器件应用
CN107020389A (zh) 一种高分散纳米铜的制备方法
Yu et al. Red Perovskite Light‐Emitting Diodes: Recent Advances and Perspectives
CN110746974A (zh) 量子点及其制备方法
CN106238749A (zh) 一种微量盐辅助多元醇法制备超长银纳米线
CN103680766B (zh) 导电薄膜的制备方法
CN111217537A (zh) 核壳型三氧化钼@氧化钨纳米晶电致变色薄膜的制备方法
Guo et al. Entropy-Driven Strongly Confined Low-Toxicity Pure-Red Perovskite Quantum Dots for Spectrally Stable Light-Emitting Diodes
CN105598463B (zh) 银纳米粒子制备方法
CN106384832A (zh) 一种具备高效电催化氧还原性能的ZnO‑CuO/rGO复合材料
KR20160117905A (ko) 광소결에 의한 구리 나노와이어 네트워크 형성용 조성물, 구리 나노와이어 네트워크의 제조방법 및 이를 포함하는 투명전극
CN112538354B (zh) 量子点复合材料及制备方法、发光薄膜和显示器件
CN108441950A (zh) 一种高长径比纳米银线的制备方法
Duong et al. Room-Temperature Doping of CsPbBr3 Nanocrystals with Aluminum
CN105304210A (zh) 一种银纳米线的制备方法
CN112909214B (zh) 一种阵列基板制程方法、阵列基板及显示面板
CN106319762B (zh) 一种石墨烯掺杂的具有电缆式结构的TiN/C纳米纤维及其制备方法与应用
CN108511767A (zh) 一种电催化剂及其制备方法
CN109957124B (zh) 一种用于oled的pet基抗静电保护膜及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant