KR20160099513A

KR20160099513A - Method of Preapring Silver Coated Copper Nanowire

Info

Publication number: KR20160099513A
Application number: KR1020160099096A
Authority: KR
Inventors: 박한오; 김재하; 이수노; 윤국진
Original assignee: (주)바이오니아
Priority date: 2016-08-03
Filing date: 2016-08-03
Publication date: 2016-08-22

Abstract

The present invention relates to a silver coated copper nano wire and a method for manufacturing the same. More specifically, after synthesizing a copper nano wire using a new copper capping agent, piperazine (C4H10N2) and hexamethylenediamine, the method of the present invention coats the copper nano wire with silver using a chemical plating method so as to prevent oxidation of the copper nano wire. The silver coated copper nano wire according to the present invention is useful in manufacturing an electromagnetic wave shielding paste or a high conductivity paste requiring high electrical conductivity since electrical conductivity of the silver coated copper nano wire is not degraded according as oxidation of the nano wire in the air or at high temperatures is prevented.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for manufacturing a coated copper nanowire,

본 발명은 은 코팅 구리 나노와이어의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 새로운 구리 캡핑제(capping agent)인 피페라진(C₄H₁₀N₂) 및/또는 헥사메틸렌디아민(C₆H₁₆N₂)을 사용하여 구리 나노와이어를 화학적 방법으로 제조한 후, 구리 나노와이어의 산화 방지를 위해 화학 도금법(chemical plating method)을 통해 은으로 코팅하는 단계를 포함하는 은 코팅 구리 나노와이어의 제조방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a novel copper capping agent, piperazine (C ₄ H ₁₀ N ₂ ) and / or hexamethylenediamine (C ₆ H ₁₆ N ₂ ) is prepared by a chemical method and then coated with silver through a chemical plating method to prevent oxidation of the copper nanowire. The silver-coated copper nanowire .

나노와이어는 나노미터 크기의 직경을 가지며, 수백 나노미터에서 수백 마이크로미터의 길이를 갖는 나노소재로서 인위적인 조작이 용이하여 차세대 나노소자의 제조에 쓰일 핵심 소재로서 많은 각광을 받고 있다. 최근에는 전도성과 투명성 등의 특성으로 인해 구리, 은, 니켈 등의 금속 나노와이어가 기존의 전도성 소재인 산화인듐주석(ITO), 전도성고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀 등을 대체하는 대체품으로 유용하게 사용되고 있다.Nanowires are nanometer-sized, nanometer-sized nanometers with a length of several hundreds of nanometers to several hundreds of micrometers, making them easy to maneuver, making them a key source of core materials for the fabrication of next-generation nano devices. In recent years, metal nanowires such as copper, silver, and nickel are useful as substitutes for conventional conductive materials such as indium tin oxide (ITO), conductive polymers, carbon nanotubes, and graphene due to their properties such as conductivity and transparency .

그 중에서도 구리 나노와이어는 높은 전도도, 유연성 및 투명성과 낮은 가격 등의 장점을 가지고 있어 디스플레이에 주로 사용되고 있던 산화인듐주석(ITO)을 대체할 수 있는 물질로 부각되고 있다. 특히, 구리 나노와이어는 투명한 도체라는 특징 때문에 저방사율 윈도우, 터치-감수성 조절 패널, 태양전지 및 전자기 차폐 물질을 포함하는 매우 다양한 용도로 사용될 수 있다.Among them, copper nanowires have advantages such as high conductivity, flexibility, transparency and low price, and they are becoming a substitute for indium tin oxide (ITO), which has been mainly used for displays. In particular, copper nanowires can be used in a wide variety of applications, including low emissivity windows, touch-sensitive control panels, solar cells, and electromagnetic shielding materials due to the fact that they are transparent conductors.

기존에 구리 나노와이어는 전기화학적 반응, 화학 증착법, 단단한 기판-원조 방법(hard-template assisted methods), 콜로이드 및 수열법(hydrothermal process) 등의 방법으로 제조되어 왔다. 하지만, 기존의 제조방법은 장비의 설비 투자비용이 높고 나노와이어의 크기 제어가 어려우며, 생산성이 낮다는 등의 문제점이 있다.Conventionally, copper nanowires have been fabricated by electrochemical reactions, chemical vapor deposition, hard-template assisted methods, colloid and hydrothermal processes. However, the conventional manufacturing method has problems such as high facility investment cost of the equipment, difficulty in controlling the size of the nanowire, and low productivity.

최근에는 화학적 합성 방법에 의한 구리 나노와이어 제조방법이 알려졌다. 대한민국 등록특허 제1073808호에는 CuCl₂ 수용액에 아민 리간드, 환원제, 계면활성제 및 비극성 유기용매를 가하여 혼합한 후, 반응용액을 고압 반응기에서 옮겨 80~200℃에서 24시간 동안 반응시켜 구리 나노와이어를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 이러한 방법을 통해 제조된 구리 나노와이어는 10~50㎛의 길이와 200~1000nm 크기의 직경을 가진다. 그러나 이 제조방법은 고압 반응기를 사용하기 때문에 생산원가가 상승하고 대량 생산이 어렵다는 문제점이 있다.Recently, a copper nanowire manufacturing method by a chemical synthesis method has been known. In Korean Patent No. 1073808, an amine ligand, a reducing agent, a surfactant and a nonpolar organic solvent are added to an aqueous solution of CuCl ₂ , and the reaction solution is transferred from a high-pressure reactor and reacted at 80 to 200 ° C for 24 hours to produce copper nanowires Is disclosed. The copper nanowires produced by this method have a length of 10 to 50 mu m and a diameter of 200 to 1000 nm. However, since this production method uses a high-pressure reactor, the production cost is increased and mass production is difficult.

대한민국 등록특허 제1334601호에는 에틸렌글리콜(EG, Ethylene Glycol)과 폴리비닐피롤리돈(PVP) 등을 사용하는 폴리올 공정에 의한 구리 나노와이어의 제조방법이 개시되어 있다. 하지만, 이러한 제조방법은 수용액을 용매로 사용하는 것에 비해 유독한 용매를 사용한다는 점에서 환경적인 문제를 야기하며, 제조원가 상승에 따른 경제성 하락의 문제점이 있다.Korean Patent No. 1334601 discloses a process for producing copper nanowires by a polyol process using ethylene glycol (EG) and polyvinyl pyrrolidone (PVP). However, such a manufacturing method causes an environmental problem in that a toxic solvent is used as compared with the case where an aqueous solution is used as a solvent, and there is a problem in economical efficiency due to an increase in manufacturing cost.

국제특허공개 제2011-071885호에는 구리이온 전구체, 환원제, 구리 캡핑제(capping agent), pH 조절 물질을 혼합한 후, 일정한 온도에서 반응시켜 구형 구리 나노입자에 부착된 구리 스틱(stick)을 포함하는 1~500㎛의 길이 및 약 20~300nm의 직경을 가지는 구리 나노와이어 제조방법이 개시되어 있다. 하지만, 여전히 생산성이나 제조된 구리 나노와이어의 품질 균일성이 낮다는 등의 문제점을 가지고 있다.International Patent Application Publication No. 2011-071885 discloses a method of mixing a copper ion precursor, a reducing agent, a capping agent, and a pH controlling material, followed by reaction at a constant temperature to form a copper stick attached to spherical copper nanoparticles Discloses a method for producing copper nanowires having a length of 1 to 500 mu m and a diameter of about 20 to 300 nm. However, it still has problems such as productivity and low quality uniformity of the produced copper nanowires.

한편, 구리 나노와이어는 장시간 공기 중에 노출되면 산화현상이 발생하여 구리 산화물이 형성된다. 이러한 산화현상은 온도가 높아짐에 따라 더욱 빨리 진행되게 된다. 이러한 구리 산화물은 순수한 구리에 비해서 전기 전도성이 현저히 저하된다. 이러한 구리 산화물 생성을 방지하기 위해서 국제특허공개 제2011-071885호와 대한민국 등록특허 제1334601호에서는 구리 나노와이어를 제조한 후, 그 표면을 니켈, 금, 주석, 아연, 은, 백금, 타이타늄, 알루미늄, 텅스텐, 코발트 등의 금속으로 코팅하는 방법을 개시하고 있다. 하지만, 여전히 전체적인 공정의 효율이나 구리 나노와이어의 품질 균일성 등을 제고할 필요성이 요구되고 있다.On the other hand, when copper nanowires are exposed to air for a long time, oxidation phenomenon occurs and copper oxide is formed. This oxidation phenomenon progresses more rapidly as the temperature increases. These copper oxides are significantly less electrically conductive than pure copper. In order to prevent the generation of such copper oxide, International Patent Publication No. 2011-071885 and Korean Patent No. 1334601 disclose a method for producing copper nanowire, which comprises forming a surface of the copper nanowire by using nickel, gold, tin, zinc, silver, platinum, , Tungsten, cobalt, and the like. However, there is still a need to improve the overall process efficiency and the uniformity of the quality of copper nanowires.

이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 새로운 구리 캡핑제를 사용하여 구리 나노와이어를 화학적으로 합성한 뒤, 산화방지를 위하여 화학 도금법을 통해 그 표면을 은으로 코팅함으로써, 기존의 구리 나노와이어에 비하여 산화에 대한 저항성이 강한 구리 나노와이어를 높은 경제성 및 생산성을 가지도록 제조할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have made intensive efforts to solve the above problems, and as a result, they have found that copper nanowires are chemically synthesized using a new copper capping agent and then coated with silver by a chemical plating method to prevent oxidation, It has been confirmed that copper nanowires having high resistance to oxidation compared to copper nanowires can be manufactured with high economic efficiency and productivity, and the present invention has been completed.

본 발명의 목적은 산화에 대한 저항성이 강한 은 코팅 구리 나노와이어를 높은 경제성 및 생산성을 가지도록 제조할 수 있는 새로운 방법 및 그러한 방법에 의해 제조된 은 코팅 구리 나노와이어를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a novel method capable of producing silver-coated copper nanowires with high resistance to oxidation with high economic efficiency and productivity and silver-coated copper nanowires produced by such methods.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 구리 캡핑제(capping agent)인 피페라진(C₄H₁₀N₂), 헥사메틸렌디아민(C₆H₁₆N₂)을 사용하여 구리 나노와이어를 화학적 방법으로 제조한 후, 화학 도금법(chemical plating method)을 이용하여 구리 나노와이어 표면을 은으로 코팅하는 단계를 포함하는 은 코팅 구리 나노와이어 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing copper nanowires by chemical methods using piperazine (C ₄ H ₁₀ N ₂ ) and hexamethylenediamine (C ₆ H ₁₆ N ₂ ) which are copper capping agents There is provided a method of manufacturing a silver-coated copper nanowire including the step of coating the surface of the copper nanowire with silver using a chemical plating method.

보다 구체적으로 본 발명에 따른 은 코팅 구리 나노와이어의 제조방법은 (a) 물에 수산화나트륨, 구리 화합물, 피페라진(C₄H₁₀N₂)과 헥사메틸렌디아민(C₆H₁₆N₂)에서 선택된 하나 이상의 물질이 첨가된 수용액을 교반하는 단계;More specifically, the process for preparing silver-coated copper nanowires according to the present invention comprises the steps of (a) adding sodium hydroxide, copper compound, piperazine (C ₄ H ₁₀ N ₂ ) and hexamethylenediamine (C ₆ H ₁₆ N ₂ ) Stirring an aqueous solution to which at least one selected material is added;

(b) 상기 수용액에 환원제를 첨가하여 구리 이온을 환원시켜 구리 나노와이어를 제조하는 단계;(b) adding a reducing agent to the aqueous solution to reduce copper ions to produce copper nanowires;

(c) (b) 단계에서 제조된 구리 나노와이어를 세척 및 건조하는 단계; 및(c) washing and drying the copper nanowires produced in step (b); And

(d) (c) 단계에서 건조된 구리 나노와이어에 은 코팅을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.(d) forming a silver coating on the copper nanowires dried in step (c).

본 발명은 또한 상기 방법으로 제조된 은 코팅 구리 나노와이어 및 상기 은 코팅 구리 나노와이어를 포함하는 전자파 차폐 페이스트 및 고전도성 페이스트를 제공한다.The present invention also provides silver-coated copper nanowires and silver-coated copper nanowires prepared by the above method and a highly conductive paste.

본 발명에 따른 은 코팅 구리 나노와이어는 공기 중이나 높은 온도에서도 산화가 거의 발생하지 않아 전기 전도도가 저하되지 않으므로, 높은 전기 전도도가 요구되는 전자파 차폐 페이스트 또는 고전도성 페이스트에 유용하게 사용될 수 있다.The silver-coated copper nanowire according to the present invention can be effectively used in an electromagnetic shielding paste or a high-conductivity paste requiring high electrical conductivity since oxidation does not occur in the air or at a high temperature and the electrical conductivity is not lowered.

도 1은 실시예 1을 통해 제조된 구리 나노와이어의 주사전자현미경(SEM)사진을 도시한 것이다.
도 2는 실시예 1을 통해 제조된 구리 나노와이어의 주사전자현미경-에너지분산 분광기(SEM-EDS) 사진 및 함량분석을 도시한 것이다.
도 3은 실시예 2를 통해 제조된 은 코팅 구리 나노와이어의 주사전자현미경(SEM) 사진을 도시한 것이다.
도 4는 실시예 2를 통해 제조된 은 코팅 구리 나노와이어의 주사전자현미경-에너지 분산 분광기(SEM-EDS) 사진 및 함량분석을 도시한 것이다
도 5는 실시예 3을 통해 제조된 구리 나노와이어의 주사전자현미경(SEM) 사진을 도시한 것이다.
도 6은 실시예 3을 통해 제조된 구리 나노와이어의 주사전자현미경-에너지 분산 분광기(SEM-EDS) 사진 및 함량분석을 도시한 것이다.
도 7은 실시예 3을 통해 제조된 구리 나노와이어의 X-선 회절(XRD) 패턴을 도시한 것이다.
도 8은 실시예 4를 통해 제조된 은 코팅 구리 나노와이어의 주사전자현미경(SEM)사진을 도시한 것이다.
도 9는 실시예 4를 통해 제조된 은 코팅 구리 나노와이어의 주사전자현미경-에너지 분산 분광기(SEM-EDS) 사진 및 함량분석을 도시한 것이다.
도 10은 실시예 4를 통해 제조된 은 코팅 구리 나노와이어의 X-선 회절(XRD) 패턴을 도시한 것이다.
도 11은 실시예 2에서 제조된 은 코팅 구리 나노와이어 및 실시예 1에서 제조된 구리 나노와이어를 공기 중에 2일 동안 방치했을 때의 면저항 변화를 도시 한 것이다. (a)는 실시예 2, (b)는 실시예 1의 면저항을 나타낸다.
도 12는 실시예 2에서 제조된 은 코팅 구리 나노와이어 및 실시예 1에서 제조된 구리 나노와이어의 열 중량 분석을 도시한 것이다. (a)는 실시예 2에서 제조된 구리 나노와이어의 열 중량 분석 결과이고, (b)는 실시예 1에서 제조된 구리 나노와이어의 열 중량 분석 결과이다.
도 13은 비교예 1을 통해서 제조된 구리 나노와이어의 주사전자현미경(SEM)사진을 도시한 것이다.
도 14는 비교예 2를 통해서 제조된 구리 나노와이어의 주사전자현미경(SEM)사진을 도시한 것이다.FIG. 1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of copper nanowires prepared in Example 1. FIG.
FIG. 2 is a scanning electron microscope-energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS) photograph and content analysis of the copper nanowires prepared in Example 1. FIG.
FIG. 3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the silver-coated copper nanowire prepared in Example 2. FIG.
4 is a scanning electron microscope-energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS) photograph and content analysis of the silver-coated copper nanowire prepared in Example 2
FIG. 5 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the copper nanowire prepared in Example 3. FIG.
FIG. 6 is a scanning electron microscope-energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS) photograph and content analysis of the copper nanowires prepared in Example 3. FIG.
FIG. 7 shows an X-ray diffraction (XRD) pattern of the copper nanowire prepared in Example 3. FIG.
FIG. 8 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the silver-coated copper nanowire prepared in Example 4. FIG.
FIG. 9 shows a scanning electron microscope-energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS) photograph and content analysis of the silver-coated copper nanowire prepared in Example 4. FIG.
FIG. 10 shows an X-ray diffraction (XRD) pattern of the silver-coated copper nanowire prepared in Example 4. FIG.
Fig. 11 shows changes in sheet resistance when the silver-coated copper nanowires prepared in Example 2 and the copper nanowires prepared in Example 1 were left in air for 2 days. (a) shows Example 2, and (b) shows the sheet resistance of Example 1. Fig.
12 shows thermogravimetric analysis of the silver-coated copper nanowire prepared in Example 2 and the copper nanowire prepared in Example 1. FIG. (a) is the result of thermogravimetric analysis of the copper nanowires prepared in Example 2, and (b) is the result of thermogravimetric analysis of the copper nanowires prepared in Example 1.
13 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the copper nanowire prepared in Comparative Example 1. FIG.
FIG. 14 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the copper nanowire prepared in Comparative Example 2. FIG.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In general, the nomenclature used herein is well known and commonly used in the art.

본 발명에서는 캡핑제로 피페라진 및/또는 헥사메틸렌디아민을 이용하여 구리 나노와이어를 제조한 뒤 화학적 방법으로 은을 코팅하여 물성이 우수한 은 코팅 구리 나노와이어를 제조하였다.In the present invention, copper nanowires were prepared using piperazine and / or hexamethylenediamine as a capping agent, followed by silver coating by a chemical method to prepare silver-coated copper nanowires having excellent physical properties.

본 발명에 따른 은 코팅 구리 나노와이어의 제조방법은 (a) 물에 수산화나트륨, 구리 화합물, 피페라진(C₄H₁₀N₂)과 헥사메틸렌디아민(C₆H₁₆N₂)에서 선택된 하나 이상의 물질이 첨가된 수용액을 교반하는 단계; (b) 상기 수용액에 환원제를 첨가하여 구리 이온을 환원시켜 구리 나노와이어를 제조하는 단계; (c) (b) 단계에서 제조된 구리 나노와이어를 세척 및 건조하는 단계; 및 (d) (c) 단계에서 건조된 구리 나노와이어에 은 코팅을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.A method for producing a silver-coated copper nanowire according to the present invention comprises the steps of: (a) adding at least one selected from sodium hydroxide, copper compound, piperazine (C ₄ H ₁₀ N ₂ ) and hexamethylenediamine (C ₆ H ₁₆ N ₂ ) Stirring the aqueous solution to which the substance has been added; (b) adding a reducing agent to the aqueous solution to reduce copper ions to produce copper nanowires; (c) washing and drying the copper nanowires produced in step (b); And (d) forming a silver coating on the copper nanowire dried in step (c).

구체적으로 본 발명은 은 코팅 구리 나노와이어의 제조방법은 (a) 물에 (i) 수산화나트륨, (ii) 질산 구리 및 (iii) 구리 캡핑제로 피페라진(C₄H₁₀N₂) 또는 헥사메틸렌디아민(C₆H₁₆N₂)이 첨가된 수용액을 교반하되, 상기 구리 캡핑제는 0.008~2.0M의 농도를 가지도록 첨가하는 단계; (b) 상기 수용액에 환원제로 하이드라진을 첨가하여 40~100℃의 온도에서 구리 이온을 환원시켜 구리 나노와이어를 제조하되, 상기 환원제는 0.01~1.0M의 농도를 가지도록 0.1~5ml/min의 첨가속도로 첨가하는 단계; (c) (b) 단계에서 제조된 구리 나노와이어를 하이드라진 수용액을 이용하여 세척 및 건조하는 단계; 및 (d) (c) 단계에서 건조된 구리 나노와이어를 수용액에 분산하고, 여기에 질산은, 암모니아수 및 은 캡핑제로 헥사메틸렌디아민 또는 에틸렌디아민을 혼합하여 제조된 암모니아-은 착물 용액을 첨가함으로써 화학도금법에 의해 구리 나노와이어에 은 코팅을 형성하여 길이가 5~10㎛, 직경이 200~300nm인 은 코팅 구리 나노와이어를 수득하는 단계;를 포함할 수 있다.Specifically, the present invention relates to a method for producing a silver-coated copper nanowire comprising the steps of: (a) adding water to (i) sodium hydroxide, (ii) copper nitrate, and (iii) copper capping agent piperazine (C ₄ H ₁₀ N ₂ ) Diamine (C ₆ H ₁₆ N ₂ ) added, the copper capping agent having a concentration of 0.008 to 2.0 M; (b) hydrazine is added as a reducing agent to the aqueous solution to reduce copper ions at a temperature of 40 to 100 ° C to produce copper nanowires, wherein the reducing agent is added in an amount of 0.1 to 5 ml / min ; (c) washing and drying the copper nanowire produced in step (b) using a hydrazine aqueous solution; And (d) dispersing the copper nanowires dried in the step (c) in an aqueous solution, adding an ammonia-silver complex solution prepared by mixing hexamethylenediamine or ethylenediamine with silver nitrate, ammonia water and silver capping agent, To form a silver coating on the copper nanowire to obtain a silver-coated copper nanowire having a length of 5 to 10 탆 and a diameter of 200 to 300 nm.

본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계의 수산화나트륨은 2.5 내지 25M(mole/L) 농도를 가지도록 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 수산화나트륨은 구리이온이 구리로 환원시키는 용액을 알칼리성으로 유지시켜주는 역할을 한다. 수산화나트륨의 농도가 2.5M 미만에서는 용액이 알칼리성을 유지하지 못해 구리 이온의 환원 반응의 제대로 일어나지 않으며, 25M를 초과할 경우에서는 수산화나트륨과 구리가 반응하여 나노와이어가 목적하는 바와 같이 형성되지 않는다.In the present invention, the sodium hydroxide in step (a) is preferably added so as to have a concentration of 2.5 to 25 M (mole / L). The sodium hydroxide serves to keep the solution which copper ions reduce to copper alkaline. When the concentration of sodium hydroxide is less than 2.5M, the solution does not maintain its alkalinity and the reduction reaction of copper ions does not occur properly. When the concentration exceeds 25M, sodium hydroxide and copper react with each other and the nanowires are not formed as desired.

본 발명에 있어서, 상기 구리 화합물은 구리 니트레이트, 구리 설페이트, 구리 설파이트, 구리 아세테이트, 구리 클로라이드, 구리 브로마이드, 구리 요오디드, 구리 포스페이트 또는 구리 카보네이트에서 선택되는 하나 이상의 화합물, 바람직하게는 구리 니트레이트인 것을 특징으로 할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 구리 화합물은 구리이온을 공급하여 구리 나노와이어가 성장하는데 필요한 구리를 제공한다.In the present invention, the copper compound is at least one compound selected from among copper nitrate, copper sulfate, copper sulfite, copper acetate, copper chloride, copper bromide, copper iodide, copper phosphate or copper carbonate, preferably copper nitrate But the present invention is not limited thereto. The copper compound feeds copper ions to provide the copper needed for the copper nanowires to grow.

본 발명에 있어서, 상기 구리 화합물은 구리이온 기준으로 0.004 내지 0.5 M의 농도를 가지도록 첨가되는 것이 바람직하다. 구리이온 농도가 0.004 M 이하에서는 구리 나노와이어가 제대로 형성되지 않고 오히려 구리 나노 입자가 형성될 수 있으며, 0.5 M 이상에서는 구리 이온이 용액에 과량 존재함에 따라 환원제와의 반응이 완전히 일어나지 않는다.In the present invention, it is preferable that the copper compound is added so as to have a concentration of 0.004 to 0.5 M based on the copper ion. Copper nanowires can be formed rather than copper nanowires when the copper ion concentration is less than 0.004 M, and copper nanoparticles can be formed if the copper ion concentration is less than 0.004 M, and the reaction with the reducing agent does not occur completely when copper ions are present in excess in the solution.

본 발명에 있어서, 상기 피페라진(C₄H₁₀N₂) 및/또는 헥사메틸렌디아민(C₆H₁₆N₂)은 구리 캡핑제(capping agent)의 기능을 수행한다. 구리 화합물에 포함된 구리 이온이 나노와이어로 생성되기 위해서는 구리 캡핑제에 포함된 아민기에 의해서 구리 나노와이어의 형상이 제어되어야 한다. 구리 캡핑제는 구리 나노구조에 결합하며, 구리가 세로 방향으로 성장하여 나노와이어 형태를 가질 수 있도록 한다. 본 발명에서의 구리 캡핑제로는 피페라진(C₄H₁₀N₂) 및/또는 헥사메틸렌디아민(C₆H₁₆N₂)을 사용하는 것이 바람직하다. 피페라진(C₄H₁₀N₂)[화학식 1]과 헥사메틸렌디아민(C₆H₁₆N₂)[화학식 2]의 구조는 아래와 같다. In the present invention, the piperazine (C ₄ H ₁₀ N ₂ ) and / or hexamethylenediamine (C ₆ H ₁₆ N ₂ ) perform the function of a copper capping agent. In order for the copper ions contained in the copper compound to be generated as nanowires, the shape of the copper nanowires should be controlled by the amine groups contained in the copper capping agent. The copper capping agent binds to the copper nanostructure and allows the copper to grow in the longitudinal direction to have nanowire morphology. As the copper capping agent in the present invention, it is preferable to use piperazine (C ₄ H ₁₀ N ₂ ) and / or hexamethylenediamine (C ₆ H ₁₆ N ₂ ). The structures of piperazine (C ₄ H ₁₀ N ₂ ) [Formula 1] and hexamethylenediamine (C ₆ H ₁₆ N ₂ ) [Formula 2] are as follows.

[화학식 1] [Chemical Formula 1]

[화학식 2](2)

본 발명에 있어서, 상기 피페라진 및/또는 헥사메틸렌디아민은 두 물질의 몰농도를 합하여 0.008 내지 2.0M의 농도를 가지는 것이 바람직하다. 구리 캡핑제인 피페라진이나 헥사메틸렌디아민의 농도가 0.008M 미만일 경우, 구리 나노와이어 뿐 아니라, 구리 디스크 모양의 구조가 형성될 수 있으며, 2.0M 초과인 경우에는 특히 디스크 모양의 형태로 구리가 형성될 수 있다.In the present invention, the piperazine and / or hexamethylenediamine is added in an amount of from 0.008 It is preferable to have a concentration of 2.0M. When the concentration of piperazine or hexamethylenediamine as the copper-capping agent is less than 0.008M, not only the copper nanowire but also a copper disk-like structure can be formed. When the concentration is more than 2.0M, copper is formed particularly in the form of a disk .

본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계에서의 교반은 수용액에 첨가되는 물질이 모두 잘 용해될 수 있도록 하기 위하여 수행되며, 통상적인 교반기를 이용하여 수행될 수 있다. 교반속도는 200 내지 400rpm, 교반시간은 5 내지 30분이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the stirring in the step (a) is carried out so that all the substances added to the aqueous solution can be dissolved well, and the stirring can be carried out using a conventional stirrer. The stirring speed is preferably 200 to 400 rpm, and the stirring time is preferably 5 to 30 minutes, but is not limited thereto.

본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계의 환원제는 하이드라진, 아스코르브산, L(+)-아스코르브산, 이소아스코르브산, 아스코르브산 유도체, 옥살산, 포름산, 포스파이트, 인산, 설파이트 또는 나트륨 보로하이드라이드에서 선택되는 하나 이상의 물질, 바람직하게는 하이드라진인 것을 특징으로 할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. In the present invention, the reducing agent in step (b) may be selected from hydrazine, ascorbic acid, L (+) - ascorbic acid, isoascorbic acid, ascorbic acid derivative, oxalic acid, formic acid, phosphite, phosphoric acid, sulfite or sodium borohydride , Preferably hydrazine, but is not limited thereto.

하이드라진이 구리 이온을 알칼리 용액 조건에서 구리로 환원시키는 화학식은 다음의 [식 1]과 같다.The formula for reducing hydrazine to copper in an alkali solution condition is shown in the following formula 1.

[식 1][Formula 1]

2Cu² ⁺+ N₂H₄ + 4OH^- → 2Cu + N₂ + 4H₂O2Cu ² ⁺ + N ₂ H ₄ + 4OH ^- ? 2Cu + N ₂ + 4H ₂ O

본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계의 환원제는 0.01 내지 1.0M의 농도를 가지며, 첨가 속도는 0.1 내지 5ml/min인 것이 바람직하다. 환원제 농도가 0.01M 미만이거나 1.0M 초과인 경우, 또는 환원제의 첨가 속도가 0.1ml/min 미만이거나 5ml/min 초과할 경우에는, 구리 나노와이어 형태가 아닌 구리 나노 입자 형태가 형성될 위험성이 있다. 상기 (b) 단계는 환원제 첨가 후, 30분 내지 2시간 동안, 바람직하게는 1시간 동안 교반시킴으로써, 구리 이온을 환원시키게 된다. In the present invention, the reducing agent in step (b) has a concentration of 0.01 to 1.0 M, and the addition rate is preferably 0.1 to 5 ml / min. When the reducing agent concentration is less than 0.01 M or more than 1.0 M, or when the rate of addition of the reducing agent is less than 0.1 ml / min or exceeds 5 ml / min, there is a risk of forming a copper nanoparticle form not of copper nanowire. In the step (b), after the addition of the reducing agent, the copper ions are reduced by stirring for 30 minutes to 2 hours, preferably 1 hour.

또한, 상기 (b) 단계는 40 내지 100℃에서 수행되는 것이 바람직하다. 환원시의 반응 온도가 40℃ 미만 또는 100℃ 초과에서는 구리 환원반응은 일어나지만, 나노와이어가 아닌 입자가 형성될 가능성이 있다.Also, the step (b) is preferably carried out at 40 to 100 ° C. When the reaction temperature at the reduction is lower than 40 ° C or higher than 100 ° C, a copper reduction reaction occurs, but there is a possibility that non-nanowire particles are formed.

본 발명에 있어서, 상기 (c) 단계는 (b) 단계에서 제조된 구리 나노와이어 표면의 불순물을 제거한 후, 은 코팅을 하기 위한 전 단계로서, 구리 나노와이어 표면의 불순물을 제거할 수 있는 물질을 이용하여 세척하고 건조하는 것을 특징으로 하며, 특히 바람직하게는 하이드라진 용액을 이용하여 세척하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the step (c) may include a step of removing impurities on the surface of the copper nanowire produced in the step (b), and then a step of removing the impurity on the surface of the copper nanowire , And washing with a hydrazine solution is particularly preferable, and washing with a hydrazine solution is particularly preferable.

구리 나노와이어 세척 시, 공기 중에서 산화되는 것을 방지하기 위해서 하이드라진이 첨가된 수용액을 사용하여 세척하고, 진공오븐에서 상온에서 12시간 내지 30시간 동안 건조 시키는 것이 바람직하다. 하이드라진의 수용액의 농도는 0.5 내지 2vol%가 바람직하다.It is preferable that the copper nanowire is washed by using an aqueous solution containing hydrazine and dried in a vacuum oven at room temperature for 12 to 30 hours in order to prevent oxidation in the air. The concentration of the aqueous solution of hydrazine is preferably 0.5 to 2 vol%.

본 발명에 있어서, 상기 (d) 단계는 제조된 구리 나노와이어의 물성을 제고하기 위한 은 코팅(층)을 형성하는 단계로서, 바람직하게는 (c) 단계에서 세척 및 건조된 구리 나노와이어를 수용액에 분산하고, 여기에 은 캡핑제를 포함하는 암모니아-은 착물 용액을 혼합하여 일정 조건하에서 교반하는 것을 특징으로 한다. 상기 암모니아-은 착물 용액은 질산은 용액에 암모니아수를 첨가하여 암모니아-은 착물 용액을 형성하고, 여기에 하나 이상의 선택된 하나 이상의 은 캡핑제를 첨가하고 혼합하여 제조될 수 있다.In the present invention, the step (d) may be a step of forming a silver coating (layer) for enhancing the physical properties of the copper nanowire. Preferably, the copper nanowire washed and dried in step (c) , And an ammonia-silver complex solution containing a silver capping agent is mixed and stirred under a predetermined condition. The ammonia-silver complex solution may be prepared by adding ammonia water to a silver nitrate solution to form an ammonia-silver complex solution, to which one or more selected one or more silver-containing capping agents are added and mixed.

특히, 본 발명에 따른 은 코팅 구리 나노와이어 제조에 있어, 은 캡핑제는 구리 나노와이어에 은이 균일하게 코팅되도록 하기 위해서, 아민기를 보유한 은 캡핑제를 첨가하는 것이 바람직하다.In particular, in the preparation of the silver-coated copper nanowire according to the present invention, the silver capping agent is preferably added with a silver capping agent having an amine group in order to uniformly coat silver on the copper nanowire.

본 발명에서 사용될 수 있는 은 캡핑제는 피페라진, 헥사메틸렌디아민, 에틸렌디아민, 트라이에틸렌디아민, 프로판-1,3-디아민, 부탄-1,4-디아민, 펜탄-1,5-디아민, N,N,N,N-테트라메틸에틸렌디아민, N,N-디에틸에틸렌디아민, N,N,N-트리메틸-1,3-프로판디아민, N,N-디메틸-N-에틸에틸렌디아민, N-프로필-1,3-프로판디아민, N,N-디메틸-1,2-부탄디아민, N-부틸에틸렌디아민, N-아이소프로필-1,3-프로판디아민, 폴리에틸글라이콜 디아민, 1,3-사이클로헥산디아민, N-메틸-N-사이클로프로필 에틸렌디아민, N,N-디메틸에틸렌디아민, N,-에틸에틸렌디아민, N-메틸에틸렌디아민, N,N-디메틸-1,6-헥센디아민, N,N,N,N-테트라메틸-1,4-부탄디아민, N-메틸-N-사이크로헥실 에틸렌디아민에서 선택된 하나 이상의 물질이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The silver capping agent that can be used in the present invention is at least one member selected from the group consisting of piperazine, hexamethylenediamine, ethylenediamine, triethylenediamine, propane-1,3-diamine, butane-1,4-diamine, pentane- N, N-dimethylacetamide, N, N, N-dimethylacetamide, N, N, 1,3-propanediamine, N, N-dimethyl-1,2-butanediamine, N-butylethylenediamine, N-isopropyl- N-methylethylenediamine, N, N-dimethyl-1,6-hexenediamine, N, N-dimethylethylenediamine, N, , N, N, N-tetramethyl-1,4-butanediamine, N-methyl-N-cyclohexylethylenediamine.

구리 나노와이어를 수용액에 분산하기 위해서는 구리 나노와이어를 수용액 100중량부에 대해서 0.1 내지 0.3중량부를 첨가한 후 초음파 처리하여 분산시키는 것이 바람직하며. 상기 초음파처리는 당 기술 분야에서 통상적으로 적용하는 방법을 이용할 수 있으며, 20 내지 60KHz의 파장에서 5 내지 30분 처리하는 것이 좋으나 이에 한정되는 것은 아니다.In order to disperse the copper nanowires in the aqueous solution, it is preferable to add 0.1 to 0.3 parts by weight of the copper nanowires to 100 parts by weight of the aqueous solution, and then disperse by ultrasonic treatment. The ultrasonic treatment may be performed by a method commonly used in the art, and the treatment is preferably performed at a wavelength of 20 to 60 KHz for 5 to 30 minutes, but is not limited thereto.

구리 나노와이어 은 코팅층이 형성되어, 은 코팅되는 원리는 화학 도금법(Chemical Plating Method)에 따른 것이다.The copper nanowire is formed with a coating layer, and the principle of silver coating is according to a chemical plating method.

구체적으로, 질산은 용액에 암모니아수 첨가에 의해 암모니아-은 착물 용액을 생성한다. 이 반응의 화학식은 [식 2]와 같이 나타낼 수 있는데 [식 2]의 3)에서와 같이 암모니아-은 착물인 [Ag(NH₃)₂]⁺이 형성된다. Specifically, an ammonia-silver complex solution is produced by adding ammonia water to a silver nitrate solution. The formula of this reaction can be expressed as [Equation 2], and the ammonia-silver complex [Ag (NH ₃ ) ₂ ] ⁺ is formed as in 3) of [Equation 2].

[식 2][Formula 2]

1) 2AgNO₃+ 2NH₄OH → Ag₂O +H₂O + 2NH₄NO₃ 1) 2AgNO ₃ + 2NH ₄ OH - > Ag ₂ O + H ₂ O + 2NH ₄ NO ₃

2) Ag₂O + 4NH₄OH → 2[Ag(NH₃)₂]OH + 3H₂O2) Ag ₂ O + 4NH ₄ OH → 2 [Ag (NH ₃ ) ₂ ] OH + 3H ₂ O

3) [Ag(NH₃)₂]OH + NH₄NO₃ → [Ag(NH₃)₂]NO₃ + NH₄OH3) [Ag (NH ₃ ) ₂ ] OH + NH ₄ NO ₃ → [Ag (NH ₃ ) ₂ ] NO ₃ + NH ₄ OH

[식 2]의 3) 에서 형성된 [Ag(NH₃)₂]⁺착물이 구리 나노와이어의 구리부터 나온 전자에 의해서 Ag 이온이 환원되는 화학도금 원리에 의해서 구리 나노와이어에 은 원자가 코팅 된다. 이 화학 반응식은 [식 3]과 같다.Silver atoms are coated on the copper nanowires by a chemical plating principle in which [Ag (NH ₃ ) ₂ ] ⁺ complex formed in 3) of [Formula 2] is reduced by Ag ions emitted from the copper of the copper nanowires. This chemical reaction formula is shown in [Equation 3].

[식 3][Formula 3]

Cu + 2[Ag(NH₃)₂]NO₃ → [Cu(NH₃)₄](NO₃)₂ + 2Ag↓Cu + 2 [Ag (NH ₃ ) ₂ ] NO ₃ → [Cu (NH ₃ ) ₄ ] (NO ₃ ) ₂ +

본 발명에 있어서, 상기 암모니아-은 착물 용액 내의 질산 은의 농도는 0.006 내지 0.06M, 암모니아수의 농도는 0.01 내지 0.3M인 것을 특징으로 할 수 있다. 질산은의 농도가 0.006M 미만이거나 0.06M 초과인 경우, 또는 암모니아수의 농도가 0.01M 미만이거나 0.3M 초과일 때는 착물이 형성되기 어렵다.In the present invention, the concentration of silver nitrate in the ammonia-silver complex solution may be 0.006 to 0.06 M and the concentration of ammonia water may be 0.01 to 0.3 M. When the concentration of silver nitrate is less than 0.006M, more than 0.06M, or when the concentration of ammonia water is less than 0.01M or more than 0.3M, a complex is hardly formed.

이때, 은 캡핑제의 첨가 농도는 0.01 내지 1M이 바람직하다. 은 캡핑제가 0.01M 미만으로 첨가되거나 1M 초과하여 첨가하였을 때는 구리 나노와이어에 은이 균일하게 코팅되지 않는다.At this time, the added concentration of the silver capping agent is preferably 0.01 to 1 M. Silver is not uniformly coated on the copper nanowire when the capping agent is added in an amount of less than 0.01 M or more than 1 M.

본 발명은 다른 관점에서 본 발명의 방법에 의해 제조되는 은 코팅 구리 나노와이어에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to silver-coated copper nanowires produced by the method of the present invention.

본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 은 코팅 구리 나노와이어는 길이가 5~10㎛, 직경이 200~300nm, 은의 함량이 전체 나노와이어 100중량부에 대하여 5 내지 90중량부인 것이 바람직하지만, 이에 한정되지는 않는다.The silver-coated copper nanowires produced by the method of the present invention preferably have a length of 5 to 10 탆, a diameter of 200 to 300 nm, and a silver content of 5 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the entire nanowires. But is not limited to.

본 발명에 따른 은 코팅 구리 나노와이어는 기존의 구리 나노와이어, 예를 들어 은으로 코팅되지 않은 구리 나노와이어 등과 비교하여 볼 때, 산화안정성과 열안정성이 더 뛰어나다는 특성을 가지고 있다.The silver-coated copper nanowire according to the present invention is characterized by superior oxidation stability and thermal stability as compared with conventional copper nanowires, for example, copper nanowires not coated with silver.

본 발명에 있어서, 상기 은 코팅 구리 나노와이어 중, 은의 함량은 전체 와이어 100중량부에 대해서 2 내지 60중량부인 것을 특징으로 할 수 있다. 전체 함량 중, 은의 함량이 2중량부 미만이면 구리 나노와이어에 은 코팅이 전체적으로 되지 않으며, 60중량부 초과하였을 때는 구리 나노와이어에 코팅되지 않는 은이 존재하여 구리 나노와이어와 별개의 은 입자가 생성될 가능성이 있다.In the silver-coated copper nanowire of the present invention, the content of silver may be 2 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the total wire. When the content of silver is less than 2 parts by weight, the silver nanowire is not entirely coated with silver, while when it is more than 60 parts by weight, silver that is not coated on the copper nanowire exists to generate silver particles separate from the copper nanowire There is a possibility.

본 발명은 또 다른 관점에서, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 은 코팅 구리 나노와이어를 포함하는 전자파 차폐 페이스트 또는 고전도성 페이스트에 관한 것이다. 본 발명에 따른 은 코팅 구리 나노와이어는 높은 전기 전도도를 유지시키는 것이 가능하므로 높은 전기 전도도가 요구되는 전자파 차폐 페이스트 및 고전도성 페이스트 형태로 제조 가능하다. 상기 페이스트를 제조하는 경우에 본 발명의 은 코팅 구리 나노와이어와 유기바인더 및 점착제를 더 포함하여 제조할 수 있다.In another aspect, the present invention relates to an electromagnetic wave shielding paste or a high conductive paste comprising silver coated copper nanowires produced by the method according to the present invention. The silver-coated copper nanowire according to the present invention can be manufactured in the form of an electromagnetic shielding paste and a high-conductivity paste requiring high electrical conductivity because it is possible to maintain a high electrical conductivity. When the paste is prepared, the silver-coated copper nanowire of the present invention, the organic binder, and the pressure-sensitive adhesive may be further prepared.

[실시예][Example]

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It will be apparent to those skilled in the art that these embodiments are for illustrative purposes only and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these examples.

실시예에 사용된 장비의 제원 및 물성측정방법은 다음과 같다.The specification of the equipment used in the embodiment and the method of measuring the physical properties are as follows.

형태 및 구조 측정: 구리 나노와이어의 형태 및 구조는 주사전자현미경(SEM; FEI, SIRION)을 이용하여 측정하였다. Measurement of morphology and structure: The morphology and structure of the copper nanowires were measured using a scanning electron microscope (SEM; FEI, SIRION).

성분 측정: 구리 나노와이어의 성분 측정은 주사전자현미경(SEM; FEI, SIRION)에 장착된 에너지 분산 분광기(SEM-EDS; FEI, SIRION)와, X-선 회절 장치(XRD; RIGAKU, D/MAX-2500)를 이용하여 측정하였다. Component measurement: The composition of the copper nanowire was measured by an energy dispersive spectroscope (SEM-EDS; FEI, SIRION) mounted on a scanning electron microscope (SEM; FEI, SIRION) and an X-ray diffraction apparatus (XRD; RIGAKU, D / MAX -2500).

열분석: 온도의 변화에 따른 중량 변화는 열 중량분석기(TGA; NETZSCH, TG 209 F3)를 이용하여 측정하였다. Thermal analysis: The change in weight with temperature was measured using a thermogravimetric analyzer (TGA; NETZSCH, TG 209 F3).

면저항: 면저항은 4점식 면저항 측정기(Loresta-GP, MCP-T610, MITSUBISHI CHEMICAL ANALYTECH)로 측정하였다. Sheet resistance: The sheet resistance was measured with a 4-point sheet resistance meter (Loresta-GP, MCP-T610, MITSUBISHI CHEMICAL ANALYTECH).

실시예 1: 피페라진(CExample 1: Preparation of piperazine (C ₄₄ HH ₁₀₁₀ NN ₂₂ )을 사용한 구리 나노와이어 제조) Copper nanowire manufacturing

3000ml 둥근 플라스크에 물(초순수) 2000ml를 넣고 교반기를 장착하여 교반 하면서 수산화나트륨(NaOH, 삼전순약공업)을 1200g(15M)을 투입하였다. 발열반응으로 뜨거워진 반응기 내부의 온도를 50℃가 넘지 않도록 냉각한 후, 질산구리(II) (Cu(NO₃)₂3H₂O, 삼전순약공업) 3.8g(0.0079M)을 물(초순수) 100ml에 용해시키고 반응기에 투입하였다. 이후에 피페라진 (C₄H₁₀N₂, 시그마 알드리치) 9.7g(0.268M)을 물(초순수) 100ml에 용해시키고 첨가한 후, 평균 교반속도 300 rpm에서 10분 동안 교반시켰다. 반응기를 70℃로 승온시킨 후 하이드라진(N₂H₄, 삼전순약공업) 4ml를 물(초순수) 240ml(0.04M)에 혼합한 후 반응기의 내부에 실린지 펌프(syringe pump)를 사용하여 4ml/min의 속도로 1시간 동안 첨가하였다. 반응기를 70℃로 동안 유지시키고 반응이 종료되면 상온으로 천천히 온도를 냉각한 후 하이드라진 1vol%의 세척액 2L을 사용하여 세척한 후에 진공오븐(JEIO Tech, OV-12)에서 25℃, 24시간 동안 건조시켰다. 제조된 구리 나노와이어를 주사전자현미경(SEM)을 조사한 결과 도 1에서 보는 바와 같이 길이가 5~10㎛이고 직경이 200~300nm인 구리 나노와이어가 제조된 것을 확인하였다. 도 2와 같이 구리 나노와이어의 주사전자현미경-에너지 분산 분광기(SEM-EDS)에 의해 성분 및 함량을 분석한 결과 산화되지 않은 구리 나노와이어가 제조됨을 확인할 수 있었다.2000 ml of water (ultrapure water) was added to a 3000 ml round flask, 1200 g (15M) of sodium hydroxide (NaOH, manufactured by Samseon Pure Chemical Industries, Ltd.) was added while stirring with a stirrer. 3.8 g (0.0079 M) of copper (II) (Cu (NO ₃ ) ₂ 3 H ₂ O, manufactured by Samseon Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in water (ultrapure water) after cooling the internal temperature of the reactor heated by the exothermic reaction to not exceed 50 캜. And the solution was added to the reactor. 9.7 g (0.268 M) of piperazine (C ₄ H ₁₀ N ₂ , Sigma Aldrich) was then dissolved in 100 ml of water (ultrapure water) and added, followed by stirring at an average stirring speed of 300 rpm for 10 minutes. After the temperature of the reactor was raised to 70 ° C, ₄ ml of hydrazine (N ₂ H ₄ , manufactured by Samseon Pure Chemical Industries, Ltd.) was mixed with 240 ml (0.04 M) of water (ultrapure water), and the inside of the reactor was charged with 4 ml / min < / RTI > for 1 hour. After the reaction was completed, the reaction mixture was slowly cooled to room temperature. After the reaction was completed, the reaction solution was washed with 2 L of a 1% by volume hydrazine washing solution and dried in a vacuum oven (JEIO Tech, OV-12) at 25 ° C. for 24 hours . As a result of scanning electron microscopy (SEM) of the copper nanowire, it was confirmed that copper nanowires having a length of 5 to 10 μm and a diameter of 200 to 300 nm were produced as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the components and the content of the copper nanowires were analyzed by a scanning electron microscope-energy dispersive spectroscope (SEM-EDS). As a result, it was confirmed that unoxidized copper nanowires were produced.

실시예 2: 에틸렌디아민을 사용한 구리 나노와이어의 은 코팅Example 2: Silver coating of copper nanowire using ethylenediamine

500ml 삼각플라스크에 물(초순수) 200ml와 피페라진을 사용하여 제조된 상기 구리 나노와이어 0.5g을 첨가한 후 초음파세척기(Youngjin corporation Bath sonicator, SK7210HP)를 이용하여, 53℃에서 10분 동안 처리하여 분산하였다. 다른 비이커에 질산은(AgNO₃, 준텍) 0.3g을 물(초순수) 200ml(0.012M)에 넣어 용해시키고 암모니아수(NH₄OH, 삼전순약공업) 0.7ml(0.036M)를 첨가하여 투명한 액체가 되게 한 후, 에틸렌디아민(시그마 알드리치) 1ml(0.083M)를 첨가시킨 후 1min 동안 잘 저어준다. 구리 나노와이어 용액을 교반속도 300rpm로 교반하면서 질산은, 암모니아수, 에틸렌디아민이 포함된 용액을 첨가한 후 1시간 동안 상온에서 교반하였다. 반응이 완료되면 여과지를 이용하여 물(초순수) 2L로 세척하고 상온에서 24시간 동안 건조하여 은 코팅 구리 나노와이어를 수득하였다. 도 3에서 보는 바와 같이 구리 나노와이어 표면에 은 코팅이 형성된 것을 주사전자현미경(SEM)으로 확인할 수 있었다. 도 4에서는 제조된 은 코팅 구리 나노와이어의 주사전자현미경-에너지 분산 분광기 (SEM-EDS)의 분석 결과를 확인할 수 있었다.200 ml of water (ultrapure water) and 0.5 g of the copper nanowire prepared using piperazine were added to a 500 ml Erlenmeyer flask, and the mixture was treated at 53 ° C for 10 minutes using an ultrasonic washing machine (SK7210HP) Respectively. 0.3 g of silver nitrate (AgNO ₃ , Zutec) was dissolved in 200 ml (0.012 M) of water (ultrapure water) and 0.7 ml (0.036 M) of ammonia water (NH ₄ OH, After adding 1 ml (0.083 M) of ethylenediamine (Sigma Aldrich), stir well for 1 min. While the copper nanowire solution was stirred at a stirring speed of 300 rpm, a solution containing silver nitrate, ammonia water, and ethylenediamine was added, followed by stirring at room temperature for 1 hour. When the reaction was completed, the resultant was washed with 2 L of water (ultrapure water) using a filter paper, and dried at room temperature for 24 hours to obtain a silver-coated copper nanowire. As shown in FIG. 3, the formation of a silver coating on the surface of the copper nanowire was confirmed by a scanning electron microscope (SEM). FIG. 4 shows the results of scanning electron microscopy-energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS) of the silver-coated copper nanowires produced.

실시예Example 3: 헥사메틸렌디아민( 3: Hexamethylenediamine ( CC ₆₆ HH ₁₆₁₆ NN ₂₂ )을 사용한 구리 나노와이어 제조) Copper nanowire manufacturing

3000ml 둥근 플라스크에 물(초순수) 2000ml를 넣고 교반기를 장착하여 교반 하면서 수산화나트륨(NaOH, 삼전순약공업)을 1200g 투입하였다. 발열반응으로 뜨거워진 반응기 내부의 온도를 50℃가 넘지 않도록 냉각한 후 질산구리(II) (Cu(NO₃)₂3H₂O,삼전순약공업) 3.8g을 물 (초순수) 100ml에 용해시키고 반응기에 투입하였다. 이후 헥사메틸렌디아민(C₆H₁₆N₂, 시그마알드리치) 62.25ml(0.268M)를 첨가하고, 10분 동안 300rpm으로 교반시켰다. 반응기 온도가 35℃가 되면 하이드라진(N₂H₄, 삼전순약공업) 4ml를 물(초순수) 240ml에 혼합하여 반응기의 내부로 시린지 펌프(syringe pump)를 사용하여 4ml/min의 속도로 1시간 동안 첨가하였다. 반응기 내부를 70℃로 승온시킨 후 1시간 동안 반응시키고, 반응이 종료되면 상온으로 천천히 온도를 냉각한 뒤, 하이드라진 1vol%의 세척액 2L을 사용하여 세척한 후에 진공오븐(JEIO Tech, OV-12)에서 25℃의 온도로 24시간 동안 건조시켰다. 제조된 구리 나노와이어를 주사전자현미경(SEM)을 조사한 결과 도 5에서 보는 바와 같이 길이가 2~5㎛이고 직경이 200~300nm인 구리 나노와이어가 제조된 것을 확인하였다. 도 6에서 보는 바와 같이 구리 나노와이어의 주사전자현미경-에너지 분산 분광기(SEM-EDS)에 의해 성분 및 함량을 분석을 한 결과 산화되지 않은 구리 나노와이어가 제조됨을 확인할 수 있었다. 제조된 구리 나노와이어의 X-선 회절 장치(XRD) 패턴을 도 7에 나타내었다. 이 패턴에서 구리 고유의 X-선 피크를 확인할 수 있다.2000 ml of water (ultrapure water) was put into a 3000 ml round flask, 1200 g of sodium hydroxide (NaOH, manufactured by Samseon Pure Chemical Industries, Ltd.) was added while stirring with a stirrer. After cooling the internal temperature of the reactor heated by the exothermic reaction so as not to exceed 50 캜, 3.8 g of copper (II) nitrate (Cu (NO ₃ ) ₂ 3H ₂ O, Samseon Pure Chemical Industries) was dissolved in 100 ml of water Lt; / RTI > After hexamethylenediamine (C ₆ H ₁₆ N _2, Sigma Aldrich) was added 62.25ml (0.268M), stirred by 300rpm for 10 minutes. When the temperature of the reactor reached 35 ° C, ₄ ml of hydrazine (N ₂ H ₄ , manufactured by Samseon Pure Chemical Industries, Ltd.) was mixed with 240 ml of water (ultrapure water), and the inside of the reactor was syringe pumped at a rate of 4 ml / min for 1 hour . The inside of the reactor was heated to 70 ° C. and reacted for 1 hour. After the reaction was completed, the temperature was slowly cooled to room temperature. Then, the reaction mixture was washed with 2 L of 1 L of hydrazine washing solution and vacuum oven (JEIO Tech, OV- Lt; RTI ID = 0.0 > 25 C < / RTI > for 24 hours. As a result of scanning electron microscopy (SEM) of the produced copper nanowire, it was confirmed that a copper nanowire having a length of 2 to 5 μm and a diameter of 200 to 300 nm was produced as shown in FIG. As shown in FIG. 6, the components and the content of the copper nanowires were analyzed by a scanning electron microscope-energy dispersive spectroscope (SEM-EDS). As a result, it was confirmed that unoxidized copper nanowires were produced. The X-ray diffraction (XRD) pattern of the copper nanowire thus produced is shown in Fig. In this pattern, you can see the unique X-ray peak of copper.

실시예 4: 헥사메틸렌디아민(CExample 4: Synthesis of hexamethylenediamine (C ₆₆ HH ₁₆₁₆ NN ₂₂ )을 사용한 구리 나노와이어의 은 코팅) Silver coating of copper nanowires

실시예 3에서 제조된 구리 나노와이어를 은 코팅에 사용하고, 은 캡핑제를 헥사메틸렌디아민(시그마 알드리치) 2.07ml(0.075M), 질산은(AgNO₃, 준텍) 0.3g를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 은 코팅 구리 나노와이어를 제조하였다.Except that the copper nanowire prepared in Example 3 was used for silver coating and 2.07 ml (0.075 M) of hexamethylenediamine (Sigma Aldrich) and 0.3 g of silver nitrate (AgNO ₃ , Quintec) were used as the silver capping agent Silver-coated copper nanowires were prepared in the same manner as in Example 2.

도 8에서 보는 바와 같이 구리 나노와이어 표면에 은 코팅이 형성된 것을 주사전자현미경(SEM)으로 확인할 수 있었다. 도 9에서는 제조된 은 코팅 구리 나노와이어의 주사전자현미경-에너지 분산 분광기 (SEM-EDS)의 분석 결과를 확인할 수 있었다. 제조된 은 코팅 구리 나노와이어의 X-선 회절 장치(XRD; RIGAKU, D/MAX-2500) 패턴을 도 10에 나타내었다. 이 패턴에서 은과 구리 고유의 피크를 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 8, the formation of a silver coating on the surface of the copper nanowire was confirmed by a scanning electron microscope (SEM). FIG. 9 shows the results of scanning electron microscopy-energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS) analysis of the silver-coated copper nanowires produced. FIG. 10 shows an X-ray diffraction pattern (XRD; RIGAKU, D / MAX-2500) pattern of the silver coated copper nanowire. In this pattern, we were able to identify the unique peaks of silver and copper.

실시예 5: 은 코팅 구리 나노와이어의 산화 안정성Example 5: Oxidation stability of silver-coated copper nanowires

500ml 삼각플라스크에 물(초순수) 200ml와 실시예 2에서 제조된 은 코팅 구리 나노와이어를 0.5g을 첨가한 후 초음파 세척기(Youngjin corporation Bath sonicator, SK7210HP)에 넣고, 53℃에서 10분 동안 처리하였다. 진공여과장치(WHEATON, Vacuum Filtration Apparatus)에 기공크기 0.2㎛, 직경 47mm의 멤브레인 필터(ANODISC^TM membrane filter, WHATMAN)를 장착한 후, 진공여과장치를 통과시켜 필름 형태로 제조하였다. 필름 형태의 시료를 물 500ml를 사용하여 3회 세척하고 상온에서 24시간 동안 건조시킨 후 시간에 따른 면저항을 측정하여 도 11(a)에 나타내었다. 온도 증가에 따른 무게 변화를 관찰하기 위해서 열 중량분석 그래프를 도 12(a)에 나타내었다.200 ml of water (ultrapure water) and 0.5 g of the silver-coated copper nanowire prepared in Example 2 were added to a 500 ml Erlenmeyer flask and placed in a Youngjin corporation bath sonicator (SK7210HP) and treated at 53 ° C for 10 minutes. A membrane filter (ANODISC ^™ membrane filter, WHATMAN) having a pore size of 0.2 μm and a diameter of 47 mm was attached to a WHEATON (Vacuum Filtration Apparatus), and then passed through a vacuum filtration apparatus to prepare a film. The film-form sample was washed three times with 500 ml of water, dried at room temperature for 24 hours, and then measured for sheet resistance over time, as shown in FIG. 11 (a). The thermogravimetric analysis graph is shown in Fig. 12 (a) to observe the change in weight with increasing temperature.

실시예 6: 구리 나노와이어의 산화 안정성 비교Example 6: Comparison of oxidation stability of copper nanowires

실시예 1에서 제조된 구리 나노와이어를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 필름을 제조하여 면 저항을 측정하였다. 공기 중에 방치하였을 때의 시간에 따른 면저항을 도 11(b)에, 온도가 증가했을 때의 무게 변화를 도 12(b)에 나타내었다.The film resistance was measured by the same method as in Example 5 except that the copper nanowires prepared in Example 1 were used. Fig. 11 (b) shows the sheet resistance according to the time when it was left in the air, and Fig. 12 (b) shows the weight change when the temperature was increased.

도 11은 실시예 2에서 제조된 은 코팅 구리 나노와이어의 면저항(a)과 실시예 1에서 제조된 코팅되지 않은 구리 나노와이어의 면저항(b)을 비교한 것이다.11 compares the sheet resistance (a) of the silver-coated copper nanowire prepared in Example 2 with the sheet resistance (b) of the uncoated copper nanowire prepared in Example 1. Fig.

은 코팅 구리 나노와이어의 면저항(2.7 x 10^-2Ω/□)과 코팅되지 않은 구리 나노와이어의 초기 면저항(7.2 x 10^-2Ω/□)이 거의 같은 것으로 나타났다. 하지만, 공기 중에서 1일 방치했을 때, 은 코팅 구리 나노와이어의 면저항은 초기와 거의 같았으나 (2.2 x 10^- ²Ω/□), 코팅되지 않은 구리 나노와이어는 초기보다 2 오더만큼 증가하였다. 2일 동안 방치했을 때는 은 코팅 구리 나노와이어는 거의 변화가 없었지만, 코팅되지 않은 구리 나노와이어의 면저항이 4 오더가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 코팅되지 않은 구리 나노와이어는 공기 중에서 표면에 산화구리를 형성하면서 면저항이 급격히 증가한다는 것을 도 11에서 알 수 있다. 하지만, 은 코팅 구리 나노와이어는 코팅된 은에 의해서 산화가 방지가 되어 면저항이 공기 중에 방치했을 때도 거의 변화가 없었다.(2.7 x 10 ^-2 Ω / □) of the coated copper nanowires and the initial sheet resistance (7.2 x 10 ^-2 Ω / □) of the uncoated copper nanowires were almost the same. However, when left in air for one day, the sheet resistance of silver - coated copper nanowires was almost the same as the initial value (2.2 x 10 ^- ² Ω / □), but the number of uncoated copper nanowires increased by two orders of magnitude. When left for 2 days, the coated copper nanowires remained almost unchanged, but the sheet resistance of the uncoated copper nanowires increased by 4 orders. It can be seen from Fig. 11 that the uncoated copper nanowires rapidly increase in sheet resistance while forming copper oxide on the surface in air. However, the silver coated copper nanowires were not oxidized by the coated silver and hardly changed when the sheet resistance was left in the air.

도 12에 나타낸 바와 같이 온도가 증가하면 코팅하지 않은 실시예 1의 구리 나노와이어는 180℃에서 무게가 증가하기 시작하여 400℃가 되었을 때는 최대 24.4% 무게가 증가하였다(b). 이것은 구리가 산소와 결합하여 산화구리가 형성되었음을 나타낸다. 그러나 실시예 2의 은 코팅 구리 나노와이어는 은 코팅에 의하여 산화 방지가 되어 전체 온도변화에 대하여 무게 증가분이 0%였다(a).As shown in FIG. 12, when the temperature was increased, the copper nanowire of Example 1, which was not coated, began to increase in weight at 180 ° C. and increased by 24.4% at 400 ° C. (b). This indicates that copper is bonded to oxygen to form copper oxide. However, the silver-coated copper nanowire of Example 2 was prevented from being oxidized by the silver coating, and the weight increase was 0% with respect to the total temperature change (a).

이상의 면저항과 열중량분석 분석에 의해서 구리 나노와이어가 은 코팅에 의해서 산화가 방지된다는 것을 알 수 있다.And the copper nanowires are prevented from being oxidized by silver coating by thermogravimetric analysis.

비교예Comparative Example 1: 환원제 1: Reducing agent 하이드라진Hydrazine 농도 변화에 따른 구리 나노와이어 제조 Fabrication of Copper Nanowires with Concentration Change

하이드라진 4ml를 수용액 60ml(1.33M)에 용해시키는 것을 제외하고는 실시예 3과 같은 조건에서 실험 하였다.The experiment was conducted under the same conditions as in Example 3, except that 4 ml of hydrazine was dissolved in 60 ml (1.33 M) of the aqueous solution.

실시에 3에서는 환원제인 하이드라진의 농도가 0.33M이었으나, 여기에 예시한 비교예 2에서는 이보다 높은 농도인 1.33M로 실험하였다. 도 13의 주사현미경 사진에 나타난 것과 같이 구리가 나노와이어로 형성되지 않고 입자 형태로 제조되는 것을 확인할 수 있다.In Example 3, the concentration of hydrazine as the reducing agent was 0.33 M, but in Comparative Example 2 shown here, the concentration was 1.33 M, which is higher than this. As can be seen from the scanning microscope photograph of FIG. 13, it can be confirmed that the copper is not formed into nanowires but in the form of particles.

비교예 2: 환원 반응 온도 변화에 따른 구리 나노와이어 제조Comparative Example 2: Production of copper nanowire according to reduction reaction temperature

하이드라진 첨가에 따른 환원 반응에서 반응기 내부의 온도를 35℃로 유지시키는 것을 제외하고는 실시예 3과 같은 조건에서 실험하였다. 도 14의 주사현미경 사진에서 보는 바와 같이 구리 나노와이어가 형성되지 않고 입자 형태로 형성되는 것을 확인할 수 있다.The experiment was conducted under the same conditions as in Example 3, except that the temperature inside the reactor was maintained at 35 캜 in the reduction reaction by the addition of hydrazine. As can be seen from the scanning microscope photograph of FIG. 14, it can be seen that the copper nanowires are not formed but are formed in the form of particles.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that such specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereto will be. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims

(a) an aqueous solution to which water (i) sodium hydroxide, (ii) copper nitrate and (iii) piperazine (C ₄ H ₁₀ N ₂ ) or hexamethylenediamine (C ₆ H ₁₆ N ₂ ) Adding the copper capping agent so as to have a concentration of 0.008 to 2.0M;
(b) adding hydrazine as a reducing agent to the aqueous solution to reduce copper ions at a temperature of 40 to 100 ° C to produce copper nanowires, wherein the reducing agent is added at a concentration of 0.1 to 5 ml / min Adding at an addition rate;
(c) washing and drying the copper nanowire produced in step (b) using a hydrazine aqueous solution; And
(d) dispersing the copper nanowires dried in the step (c) in an aqueous solution, adding an ammonia-silver complex solution prepared by mixing hexamethylenediamine or ethylenediamine with silver nitrate, ammonia water and silver capping agent, Coated copper nanowire having a length of 5 to 10 mu m and a diameter of 200 to 300 nm by forming a silver coating on the copper nanowire.

The method according to claim 1,
Wherein the sodium hydroxide of step (a) is added so as to have a concentration of 2.5 to 25M.

The method according to claim 1,
Wherein the copper compound of step (a) is added so as to have a concentration of 0.004 to 0.5 M based on copper ion.

The method according to claim 1,
Wherein the silver capping agent is added in a concentration of 0.01 to 1 M in the ammonia-silver complex solution.

The method according to claim 1,
Wherein the silver nitrate silver concentration in the ammonia-silver complex solution is from 0.006 to 0.06 M. < RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >

The method according to claim 1,
Wherein the ammonia-water concentration in the ammonia-silver complex solution is 0.01 to 0.3 M.