KR101073808B1 - Process for preparing copper nanowire and copper nanowire prepared by the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구리 나노선의 제조방법 및 이에 의해 제조된 구리 나노선에 관한 것이다. 본 발명에 따른 구리 나노선은 CuCl2 수용액에 아민 리간드, 환원제, 계면활성제 및 비극성 유기용매를 가하여 혼합한 후, 상기 반응용액을 고압 반응기로 옮겨 80~200℃에서 24시간 동안 반응시켜 제조된다. 본 발명에 따른 구리 나노선은 수용액 상에서 반응함으로써, 매우 저렴하면서 간단한 방법으로 제조할 수 있어 경제적이고 대량 생산에 매우 적합하다.The present invention relates to a method for producing copper nanowires and copper nanowires produced thereby. Copper nanowires according to the present invention are prepared by adding an amine ligand, a reducing agent, a surfactant, and a nonpolar organic solvent to CuCl 2 aqueous solution, and then mixing the reaction solution to a high pressure reactor and reacting at 80 to 200 ° C. for 24 hours. The copper nanowires according to the present invention can be prepared in a very inexpensive and simple manner by reacting in an aqueous solution, which is economical and very suitable for mass production.

Description

구리 나노선의 제조방법 및 이에 의해 제조된 구리 나노선{Process for preparing copper nanowire and copper nanowire prepared by the same}Process for preparing copper nanowires and copper nanowires prepared by the same

본 발명은 구리 나노선의 제조방법 및 이에 의해 제조된 구리 나노선에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing copper nanowires and copper nanowires produced thereby.

나노 크기의 작은 직경을 갖는 물질들은 새로운 물리화학적 성질, 즉 독특한 전기적, 광학적, 기계적인 특성 때문에 최근 과학계에서 매우 중요한 분야로 대두되고 있다. 지금까지 진행되어 온 나노구조에 관한 연구는 양자크기효과(quantum size effect)와 같은 새로운 현상으로 미래의 새로운 광소자 물질로서의 가능성을 보여주고 있다. 즉, 나노 크기의 물질은 양자효과에 의하여 광학적, 전기적 성질이 변하므로 나노전자소자와 반도체 발광소자를 포함한 광소자뿐만 아니라, 환경관련 소재에 응용될 수 있고, 특히 반도체 나노 화합물의 경우, 단일 전자 트랜지스터 (SET) 소자뿐만 아니라 새로운 광소자 재료로 각광 받고 있다.Nano-sized, small diameter materials have emerged as a very important field in the scientific community because of their new physicochemical properties, namely their unique electrical, optical, and mechanical properties. The research on nanostructures that have been conducted so far shows new possibilities such as quantum size effects and the future of new optical device materials. That is, since the nano-scale material changes its optical and electrical properties due to quantum effects, it can be applied to not only optical devices including nanoelectronic devices and semiconductor light emitting devices, but also environmentally related materials. In addition to transistor (SET) devices, they are attracting attention as new optical device materials.

나노선은 나노미터 크기의 직경을 가지며, 수백 나노미터에서 수백 마이크로미터의 길이를 갖는 나노소재로서 나노결정 등의 영차원 나노소재에 비해 비교적 인위적인 조작이 용이하여 차세대 나노소자의 제조에 쓰일 핵심소재로서 각광을 받 고 있다. 특히 그 중에서도 Ⅳ족의 Si, Ge; Ⅲ-Ⅴ족의 GaAs, GaP, InP; Ⅱ-Ⅵ족의 ZnS, ZnO 등의 반도체 물질로 이루어진 일차원 나노소재를 반도체 나노선이라 한다. 반도체 나노선은 물질의 종류에 따라 다양한 물리적 특성을 보일 뿐 아니라, 나노 스케일에 기인한 양자 효과에 의하여 독특한 광학적, 전기적 특성을 보이기 때문에 많은 관심과 연구의 대상이 되고 있다.Nanowires are nanometers in diameter and have lengths of hundreds of nanometers to hundreds of micrometers, and are relatively easy to manipulate artificially compared to zero-dimensional nanomaterials such as nanocrystals. As the spotlight. In particular, Si and Ge of group IV; GaAs, GaP, InP of group III-V; One-dimensional nanomaterials made of semiconductor materials such as ZnS and ZnO of the II-VI group are called semiconductor nanowires. Semiconductor nanowires not only show various physical properties depending on the type of material, but also have a lot of interest and research because they show unique optical and electrical properties due to quantum effects due to nanoscale.

종래의 금속 나노선의 제조 기술로는 전기화학적 반응, 기상증착, 단단한 기판-원조 방법(hard-template-assisted methods), 콜로이드 및 수열법(hydrothermal process) 등 다양한 방법이 알려져 있다. 이들 공지된 방법들 중 레이저를 이용하는 레이저 용발법(laser ablation method)과 가열로의 열을 이용하는 화학 증착법 (chemical vapor deposition)이 특히 잘 알려져 있으며, 이러한 기술은 성장시키고자 하는 물질과 촉매를 적정비율로 혼합하여 얇은 판상으로 만들어 레이저나 열을 가하여 증기화시켜서 나노선을 제조한다. 하지만 이러한 기술은 장비의 투자 비용이 높고, 회로의 직경을 수십 나노미터 크기로 줄일 수 없어 크기 제어에 한계가 있다. 또한, 금속 증기를 반응에 사용하므로 매우 소량의 금속 나노선을 얻게 된다.Conventional techniques for producing metal nanowires are known, such as electrochemical reactions, vapor deposition, hard-template-assisted methods, colloids and hydrothermal processes. Among these known methods, laser ablation method using laser and chemical vapor deposition using heat of a heating furnace are particularly well known, and such a technique is suitable for the material and catalyst to be grown. To make a thin plate and vaporize by applying a laser or heat to prepare a nanowire. However, these technologies have a high investment in equipment and cannot control the diameter of the circuit to tens of nanometers, limiting the size control. In addition, the use of metal vapor in the reaction results in very small amounts of metal nanowires.

상기 나노선의 크기를 효과적으로 제어하기 위하여, 양극 산화 기판 합성법 (anodic aluminum oxide template method)과 나노크기의 기공을 가지는 산화 알루미늄 또는 산화 규소와 같은 물질을 주형체로 이용하는 방법이 이용되어 왔다. 그러나, 상기 방법은 기공의 크기가 일정하므로 만들고자 하는 나노선의 크기를 쉽게 제어할 수 있는 장점은 있으나, 여전히 나노선의 짧은 길이는 해결하지 못하였다.In order to effectively control the size of the nanowires, anodized aluminum oxide template method and a method using a material such as aluminum oxide or silicon oxide having nano-sized pores as a template have been used. However, the method has an advantage that it is easy to control the size of the nanowire to be made because the size of the pores is constant, but still did not solve the short length of the nanowire.

상기한 바와 같이, 종래의 금속 나노선의 제조방법으로 제조된 금속 나노선들은 수백 나노미터의 길이를 가지므로, 반도체 공정과 회로 공정에 사용하기에는 길이가 너무 짧은 단점이 있고, 반응 공정이 복잡한 단점이 있다.As described above, since the metal nanowires manufactured by the conventional method for manufacturing metal nanowires have a length of several hundred nanometers, there is a disadvantage that the length is too short for the semiconductor process and the circuit process, and the reaction process is complicated. have.

한편, 구리는 매우 저렴한 금속이고, 전기 전도도가 매우 좋으므로 전도체로 가장 널리 사용되는 물질이다. 구리는 전세계의 금속 사용량 중 가장 많이 사용되고 있으며, 산업체에서 구리의 사용 용도는 매우 다양하다. 따라서, 구리 금속을 이용하여 수십 마이크로미터의 길이와 수백 나노미터의 직경을 갖는 구리 나노선을 제조하면 경제적이면서 반도체 공정과 회로 공정에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다.On the other hand, copper is a very inexpensive metal, and since electrical conductivity is very good, copper is the most widely used material as a conductor. Copper is the most used metal in the world, and copper is used in a variety of industries. Therefore, the production of copper nanowires having a length of several tens of micrometers and a diameter of several hundred nanometers using copper metal may be economically useful for semiconductor and circuit processes.

따라서, 수십 마이크로미터의 길이와 수백 나노미터의 직경을 갖는 구리 나노선을 간단한 반응 공정으로 제조할 수 있는 방법에 대한 개발의 필요성이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need for development of a method for producing copper nanowires having a length of several tens of micrometers and a diameter of several hundred nanometers by a simple reaction process.

본 발명자들은 수십 마이크로미터의 길이와 수백 나노미터의 직경을 갖는 구리 나노선을 간단한 반응 공정으로 제조할 수 있는 방법에 대해 연구하던 중, CuCl2 수용액에 아민 리간드, 환원제, 계면활성제 및 비극성 유기용매를 가하여 혼합한 후, 상기 반응용액을 고압 반응기로 옮겨 반응시켜 구리 나노선을 제조하였으며, 상기 제조된 구리 나노선이 거의 직선 모양을 가지며 수십 마이크로미터의 길이와 수백 나노미터의 직경을 가짐을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention have been studying a method for producing copper nanowires having a length of several tens of micrometers and a diameter of several hundred nanometers by a simple reaction process, and an amine ligand, a reducing agent, a surfactant, and a nonpolar organic solvent in an aqueous solution of CuCl 2. After adding and mixing, the reaction solution was transferred to a high-pressure reactor and reacted to produce copper nanowires. The copper nanowires thus prepared had almost linear shapes and had a length of several tens of micrometers and a diameter of several hundred nanometers. The present invention was completed.

본 발명은 구리 나노선의 제조방법 및 이에 의해 제조된 구리 나노선을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a method for producing copper nanowires and copper nanowires produced thereby.

본 발명은The present invention

1) CuCl2 수용액에 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민(TMEDA), 환원제, 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB) 및 비극성 유기용매를 가하여 혼합하는 단계,1) adding and mixing N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA), a reducing agent, cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and a nonpolar organic solvent to CuCl 2 aqueous solution,

2) 상기 반응용액을 고압 반응기로 옮기고 80~200℃에서 24시간 동안 반응시키는 단계, 및2) transferring the reaction solution to a high pressure reactor and reacting at 80 ~ 200 ℃ for 24 hours, and

3) 상기 반응용액의 온도를 실온으로 냉각시킨 다음, 여과, 세척 및 건조시켜 구리 나노선을 얻는 단계를 포함하는, 구리 나노선의 제조방법을 제공한다.3) cooling the temperature of the reaction solution to room temperature, and then filtering, washing and drying to obtain a copper nanowire, it provides a method for producing a copper nanowire.

또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조되며, 10~50㎛의 길이와 200~1000㎚의 직경을 갖는 구리 나노선을 제공한다.In addition, the present invention is prepared by the above production method, and provides a copper nanowire having a length of 10 ~ 50㎛ and a diameter of 200 ~ 1000nm.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 제조방법에서, CuCl2 수용액(1mmol)에 아민 리간드로 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민(TMEDA)(2~4mmol)을 첨가하면 아민 리간드가 구리 이온과 반응하여 안정한 구리-아민 착화합물[Cu(TMEDA)2]2+을 형성한다. 이때, 아민 리간드인 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민(TMEDA)는 이좌배위자(bidentate) 리간드로서 작용한다. 여기에 환원제(1~2mmol)를 가한 후, 세틸트리메틸암모늄 브로마이드 (CTAB)와 같은 계면활성제(1mmol)를 첨가하여 구리-아민 착화합물을 계면활성제로 둘러싸이게 한다. 상기 환원제로는 글루코오스 또는 히드라진을 포함하나, 이에 한정되지 않으며, 본 발명에서는 글루코오스가 바람직하다. 그 다음 상기 착화합물 용액에 비극성 유기용매를 첨가한다. 그러면 수용액과 비극성 유기용매 사이의 계면 영역에서, 계면활성제의 암모늄 함유 부분은 수용성 부분쪽으로 향하고, 계면활성제의 알킬 사슬은 비극성 유기용매와 상호작용하여 일렬로 배열하게 된다. 상기 비극성 유기용매로는 시클로헥산, n-헵탄 및 n-옥탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하나, 이에 한정되지 않으며, 본 발명에서는 시클로헥산이 바람직하다.In the preparation method of the present invention, when N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA) (2-4 mmol) is added to an aqueous solution of CuCl 2 (1 mmol) as an amine ligand, the amine ligand reacts with copper ions. To form a stable copper-amine complex [Cu (TMEDA) 2 ] 2+ . At this time, the amine ligand N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA) acts as a bidentate ligand. After adding a reducing agent (1 to 2 mmol), a surfactant (1 mmol) such as cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) is added to surround the copper-amine complex with the surfactant. The reducing agent includes, but is not limited to, glucose or hydrazine, and glucose is preferable in the present invention. Then, a nonpolar organic solvent is added to the complex solution. Then, in the interface region between the aqueous solution and the nonpolar organic solvent, the ammonium containing portion of the surfactant is directed towards the water soluble portion, and the alkyl chains of the surfactant interact with the nonpolar organic solvent and line up in a row. The nonpolar organic solvent includes one or more selected from the group consisting of cyclohexane, n-heptane and n-octane, but is not limited thereto. In the present invention, cyclohexane is preferable.

상기 반응용액을 고압 반응기로 옮기고 80~200℃, 바람직하게는 120~160℃에서 24시간 동안 반응시키면 수용액과 비극성 유기용매의 계면 상태에서 구리 금속 이온(Cu2+)이 구리 금속(Cu)으로 환원됨과 동시에 구리 나노선이 생성된다. 즉, 구리 금속은 구형 또는 무결정성으로 생성되므로, 구리 착화합물은 염기성 용액 내에 있는 수산화이온(OH-)과 반응하면서 환원제에 의해 환원되어 구리 금속(Cu)으로 환원된다. 계면 영역에서 배열된 계면활성제의 단일층은 구리 나노선의 형성을 향상시킨다.The reaction solution was transferred to a high pressure reactor and reacted at 80 to 200 ° C., preferably at 120 to 160 ° C., for 24 hours to convert copper metal ions (Cu 2+ ) to copper metal (Cu) at the interface between the aqueous solution and the nonpolar organic solvent. At the same time the copper nanowires are reduced. That is, since the copper metal is produced spherically or amorphous, the copper complex compound is reduced by the reducing agent and reduced to the copper metal (Cu) while reacting with hydroxide ions (OH − ) in the basic solution. Monolayers of surfactants arranged in the interface region enhance the formation of copper nanowires.

본 발명에 따른 구리 나노선의 대표적인 제조방법을 하기 반응식 1로 나타낸다.Representative production method of the copper nanowires according to the present invention is shown in Scheme 1 below.

[Cu(TMEDA)2]2+(aq) + 4OH-(aq) + 2C5H11O5-CHO [Cu (TMEDA) 2] 2+ (aq) + 4OH - (aq) + 2C 5 H 11 O 5 -CHO

→ Cu + 2TMEDA + 2H2O + 2C5H11O5-COOH→ Cu + 2TMEDA + 2H 2 O + 2C 5 H 11 O 5 -COOH

상기 방법에 의해 제조된 구리 나노선은, 비극성 유기용매로 시클로헥산을 사용하여 구리 나노선을 제조한 경우 많은 양의 직선 모양의 균일한 구리 나노선을 나타내며, 비극성 유기용매로 n-헵탄과 n-옥탄을 사용하여 구리 나노선을 제조한 경우 일부 평평한 모양의 판과 대부분의 구리 나노선을 나타낸다. 또한, 아민 리간드로 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민(TMEDA)을 사용한 경우 균일하고 직선 모양의 구리 나노선을 나타내나, 다른 종류의 아민 리간드, 예를 들어 에틸렌디아민 (EDA), 디메틸에틸렌디아민(DMEDA) 및 트리에틸렌테트라아민(TETA)을 사용한 경우는 구형 모양의 구리 입자가 형성된다. 따라서, 본 발명에 따른 구리 나노선은 비극성 유기용매로 시클로헥산을 사용하고, 아민 리간드로 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민(TMEDA)을 사용하였을 때 가장 효과적으로 얻을 수 있다.The copper nanowires prepared by the above method, when the copper nanowires are prepared using cyclohexane as the nonpolar organic solvent, show a large amount of linear uniform copper nanowires, and n-heptane and n as the nonpolar organic solvent. When copper nanowires are manufactured using octane, they show some flat shaped plates and most copper nanowires. In addition, when N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA) is used as the amine ligand, it shows uniform and straight copper nanowires, but other types of amine ligands such as ethylenediamine (EDA ), Dimethylethylenediamine (DMEDA) and triethylenetetraamine (TETA) form spherical copper particles. Therefore, the copper nanowire according to the present invention can be most effectively obtained by using cyclohexane as the nonpolar organic solvent and using N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA) as the amine ligand.

본 발명에 따른 구리 나노선은 거의 직선 모양을 가지고 있으며, 10~50㎛의 길이와 200~1000㎚의 직경을 갖는다.Copper nanowires according to the present invention has a substantially straight shape, has a length of 10 ~ 50㎛ and a diameter of 200 ~ 1000nm.

본 발명에 따른 구리 나노선은 수용액 상에서 반응함으로써, 매우 저렴하면서 간단한 방법으로 제조할 수 있어 경제적이고 대량 생산에 매우 적합하다. 또한, 본 발명에 따른 구리 나노선은 반도체의 회로 기판을 극소형화하는데 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 구리 나노선은 수백 나노미터의 직경을 가지고 있으므로 전자 발광계의 음극원으로서 최적의 조건을 가지고 있어 전계 발광 디스플레이(field emission display; FED)에 유용하게 사용될 수 있으며, 전계 발광 디스플레이의 효율을 높이면 차세대 조명 소재로도 유용하게 사용될 수 있다.The copper nanowires according to the present invention can be prepared in a very inexpensive and simple manner by reacting in an aqueous solution, which is economical and very suitable for mass production. In addition, the copper nanowires according to the present invention can be usefully used for miniaturizing a circuit board of a semiconductor. In addition, since the copper nanowire according to the present invention has a diameter of several hundred nanometers, the copper nanowire has an optimal condition as a cathode source of an electroluminescent system, and thus may be usefully used in a field emission display (FED). Increasing the efficiency of the display can be useful as a next-generation lighting material.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are provided only for the purpose of easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the examples.

실시예 1~3Examples 1-3 : 구리 나노선의 제조 : Fabrication of Copper Nanowires

실시예 1Example 1 : :

2.4㎖의 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민(TMEDA)과 8mmol의 글루코오스를 20㎖의 0.2M CuCl2 수용액에 넣고, 5분 동안 교반하였다. 이 혼합물에 1.6g의 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB)와 40㎖의 시클로헥산을 가한 후, 반응용액을 100㎖ 용량의 고압 반응기(autoclave)로 옮기고 120℃에서 24시간 동안 가열하였다. 반응 용액의 온도를 실온으로 냉각시킨 다음, 여과하고 에탄올로 여러 번 세척한 후, 60℃에서 12시간 동안 건조시켜 구리 나노선을 얻었다. 상기 제조된 구리 나노선의 길이는 50㎛이며, 직경은 500㎚이었다. 본 실험에서 사용한 고압 반응기는 도 1에 나타내었다.2.4 ml of N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA) and 8 mmol of glucose were added to 20 ml of 0.2 M CuCl 2 aqueous solution and stirred for 5 minutes. 1.6 g of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and 40 ml of cyclohexane were added to the mixture, and then the reaction solution was transferred to a 100 ml high pressure autoclave and heated at 120 ° C. for 24 hours. The reaction solution was cooled to room temperature, filtered, washed several times with ethanol, and dried at 60 ° C. for 12 hours to obtain copper nanowires. The prepared copper nanowires had a length of 50 μm and a diameter of 500 nm. The high pressure reactor used in this experiment is shown in FIG.

실시예 2Example 2 : :

상기 실시예 1에서 비극성 유기용매로 시클로헥산 대신 n-헵탄을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 구리 나노선을 제조하였다. 상기 제조된 구리 나노선의 길이는 50㎛이며, 직경은 500㎚이었다.Copper nanowires were prepared in the same manner as in Example 1, except that n-heptane was used instead of cyclohexane as the nonpolar organic solvent in Example 1. The prepared copper nanowires had a length of 50 μm and a diameter of 500 nm.

실시예 3Example 3 : :

상기 실시예 1에서 비극성 유기용매로 시클로헥산 대신 n-옥탄을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 구리 나노선을 제조하였다. 상기 제조된 구리 나노선의 길이는 50㎛이며, 직경은 500㎚이었다.Copper nanowires were prepared in the same manner as in Example 1, except that n-octane was used instead of cyclohexane as the nonpolar organic solvent in Example 1. The prepared copper nanowires had a length of 50 μm and a diameter of 500 nm.

비교예 1Comparative Example 1 : 비극성 용매를 사용하지 않고 구리 나노선의 제조 : Preparation of Copper Nanowires Without Using Nonpolar Solvent

상기 실시예 1에서 비극성 유기용매인 시클로헥산을 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 구리 나노선을 제조하였다.Copper nanowires were prepared in the same manner as in Example 1, except that cyclohexane, which is a nonpolar organic solvent, was not used in Example 1.

비교예 2~4Comparative Examples 2-4 : 다른 종류의 아민 리간드를 사용하여 구리 나노선의 제조 : Preparation of Copper Nanowires Using Different Kinds of Amine Ligands

비교예 2Comparative Example 2 : :

상기 실시예 1에서 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민(TMEDA) 대신 에틸렌디아민(EDA)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 구리 나노선을 제조하였다.Copper nanowires were manufactured in the same manner as in Example 1, except that ethylenediamine (EDA) was used instead of N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA) in Example 1.

비교예 3Comparative Example 3 : :

상기 실시예 1에서 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민(TMEDA) 대신 디메틸에틸렌디아민(DMEDA)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 구리 나노선을 제조하였다.Copper nanowires were prepared in the same manner as in Example 1, except that dimethylethylenediamine (DMEDA) was used instead of N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA) in Example 1.

비교예 4Comparative Example 4 : :

상기 실시예 1에서 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민(TMEDA) 대신 트리에틸렌테트라아민(TETA)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 구리 나노선을 제조하였다.Copper nanowires were prepared in the same manner as in Example 1, except that triethylenetetraamine (TETA) was used instead of N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA) in Example 1. .

상기 실시예 1에서 제조된 구리 나노선의 X-선 회절 패턴 분석 결과는 도 2에 나타내었으며, 비극성 유기용매의 종류를 달리하여 제조한 구리 나노선을 주사전자현미경으로 관찰한 결과는 도 3에 나타내었고, 아민 리간드의 종류를 달리하여 제조한 구리 나노선을 주사전자현미경으로 관찰한 결과는 도 4에 나타내었다.X-ray diffraction pattern analysis results of the copper nanowires prepared in Example 1 are shown in Figure 2, the results of observing the copper nanowires prepared by different types of non-polar organic solvent with a scanning electron microscope in Figure 3 The results of observing the copper nanowires prepared by changing the types of amine ligands using a scanning electron microscope are shown in FIG. 4.

도 2에 나타난 바와 같이, X-선 회절 패턴에 나타난 본 발명에 따른 구리 나노선의 피크는 입방 구리의 피크와 일치함을 확인하였다.As shown in Figure 2, it was confirmed that the peak of the copper nanowire according to the present invention shown in the X-ray diffraction pattern is consistent with the peak of the cubic copper.

또한 도 3에 나타난 바와 같이, 비극성 유기용매로 시클로헥산을 사용하여 구리 나노선을 제조한 경우는 많은 양의 직선 모양의 균일한 구리 나노선을 나타내었으며, 비극성 유기용매로 n-헵탄과 n-옥탄을 사용하여 구리 나노선을 제조한 경우는 일부 평평한 모양의 판과 대부분의 구리 나노선을 나타내었다. 이는 구리 나노선이 수용액과 비극성 유기용매 사이의 계면에서 형성되기 때문인 것으로 판단된다.In addition, as shown in FIG. 3, when the copper nanowires were prepared using cyclohexane as the nonpolar organic solvent, a large amount of linear copper nanowires were represented, and n-heptane and n- were used as the nonpolar organic solvent. The production of copper nanowires using octane showed some flat shaped plates and most copper nanowires. This may be because copper nanowires are formed at the interface between the aqueous solution and the nonpolar organic solvent.

또한 도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 아민 리간드로 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민(TMEDA)을 사용한 경우 균일하고 직선 모양의 구리 나노선을 나타내었으나, 아민 리간드의 종류로 에틸렌디아민(EDA), 디메틸에틸렌디아민 (DMEDA) 및 트리에틸렌테트라아민(TETA)을 사용한 경우는 구형 모양의 구리 입자를 형성하였다.In addition, as shown in Figure 4, in the case of using N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA) as the amine ligand according to the present invention showed a uniform and straight copper nanowire, When ethylenediamine (EDA), dimethylethylenediamine (DMEDA), and triethylenetetraamine (TETA) were used as the type, spherical copper particles were formed.

본 발명에 따른 구리 나노선은 수용액 상에서 반응함으로써, 매우 저렴하면서 간단한 방법으로 제조할 수 있어 경제적이고 대량 생산에 매우 적합하다. 또한, 본 발명에 따른 구리 나노선은 반도체의 회로 기판을 극소형화하는데 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 구리 나노선은 수백 나노미터의 직경을 가지고 있으므로 전자 발광계의 음극원으로서 최적의 조건을 가지고 있어 전계 발광 디스플레이(field emission display; FED)에 유용하게 사용될 수 있으며, 전계 발광 디스플레이의 효율을 높이면 차세대 조명 소재로도 유용하게 사용될 수 있다.The copper nanowires according to the present invention can be prepared in a very inexpensive and simple manner by reacting in an aqueous solution, which is economical and very suitable for mass production. In addition, the copper nanowires according to the present invention can be usefully used for miniaturizing a circuit board of a semiconductor. In addition, since the copper nanowire according to the present invention has a diameter of several hundred nanometers, the copper nanowire has an optimal condition as a cathode source of an electroluminescent system, and thus may be usefully used in a field emission display (FED). Increasing the efficiency of the display can be useful as a next-generation lighting material.

도 1은 본 발명에서 사용한 고압 반응기를 나타낸 도이다.1 is a view showing a high pressure reactor used in the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 구리 나노선의 X-선 회절 패턴 분석 결과를 나타낸 도이다.Figure 2 is a view showing the X-ray diffraction pattern analysis results of the copper nanowires according to the present invention.

도 3은 비극성 유기용매의 종류를 달리하여 제조한 구리 나노선을 주사전자현미경으로 관찰한 도이다[실시예 1 : 시클로헥산, 실시예 2 : n-헵탄, 실시예 3 : n-옥탄, 비교예 1 : 비극성 유기용매를 사용안함].FIG. 3 is a diagram illustrating a scanning electron microscope of copper nanowires prepared by different kinds of nonpolar organic solvents [Example 1: cyclohexane, Example 2: n-heptane, Example 3: n-octane, comparison Example 1: Do not use non-polar organic solvent.

도 4는 아민 리간드의 종류를 달리하여 제조한 구리 나노선을 주사전자현미경으로 관찰한 도이다[실시예 1 : N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민 (TMEDA), 비교예 2 : 에틸렌디아민(EDA), 비교예 3 : 디메틸에틸렌디아민(DMEDA), 비교예 4 : 트리에틸렌테트라아민(TETA)].4 is a diagram illustrating observation of copper nanowires prepared by different kinds of amine ligands using a scanning electron microscope [Example 1: N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA), Comparative Example 2 : Ethylenediamine (EDA), comparative example 3: dimethylethylenediamine (DMEDA), comparative example 4: triethylenetetraamine (TETA)].

Claims (4)

1) CuCl2 수용액에 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민(TMEDA), 환원제, 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB) 및 비극성 유기용매를 가하고 혼합하여 반응용액을 제조하는 단계,1) preparing a reaction solution by adding and mixing N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA), reducing agent, cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and a non-polar organic solvent to CuCl 2 aqueous solution, 2) 상기 반응용액을 고압 반응기로 옮기고 80~200℃에서 24시간 동안 반응시키는 단계, 및2) transferring the reaction solution to a high pressure reactor and reacting at 80 ~ 200 ℃ for 24 hours, and 3) 상기 반응용액의 온도를 실온으로 냉각시킨 다음, 여과, 세척 및 건조시켜 구리 나노선을 얻는 단계를 포함하는, 구리 나노선의 제조방법.3) cooling the temperature of the reaction solution to room temperature, and then filtering, washing and drying to obtain a copper nanowire, a method for producing a copper nanowire. 제 1항에 있어서, 상기 환원제는 글루코오스 또는 히드라진 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 구리 나노선의 제조방법.The method of claim 1, wherein the reducing agent is selected from glucose or hydrazine. 제 1항에 있어서, 상기 비극성 유기용매는 시클로헥산, n-헵탄 및 n-옥탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 나노선의 제조방법.The method of claim 1, wherein the non-polar organic solvent comprises at least one member selected from the group consisting of cyclohexane, n-heptane and n-octane. 삭제delete
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