[发明专利]复合Ni、Co的核壳结构Cu基纳米线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于低维材料制备技术领域，尤其是复合Ni、Co的核壳结构Cu基纳米线及其制备方法。

背景技术

铜纳米线因其电导率高、成本低等优点，在高透光率、低电阻的柔性透明导电膜中的应用备受关注，被认为是ITO、Ag、CNT、GO等导电材料的最佳替代材料；然而，目前有两个问题抑制了铜纳米线薄膜的推广应用：1）铜纳米线的易氧化；2）铜纳米线呈桔黄色，不适于显示器的色彩搭配。铜与镍的合金化处理则是一种很好的方法，既可以很好的抑制铜纳米线的氧化，又可以使铜纳米线呈灰色，满足显示器的要求；Zhang等人在合成铜纳米线的同时，直接将镍离子与铜离子混合，一步合成了直径200～300纳米、Cu/Ni比为13：7的Cu@Ni纳米线，并提出Cu、Ni分步生长形成核壳结构的机制[Zhang.Chem.Mater,2010,22:1282-1284]，但该复合纳米线的直径太大，不适合高性能柔性透明导电膜。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种复合Ni、Co的核壳结构Cu基纳米线及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

复合Ni、Co的核壳结构Cu基纳米线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）配置0.1～0.5mol/L的硝酸铜溶液、12～15mol/L氢氧化钠溶液，顺序将10～50mL硝酸铜溶液、3～5mL乙二胺溶液、1～2mL40wt%的水合肼溶液加入到盛有1000mL氢氧化钠溶液的烧瓶中，密封后放入60～80℃水浴锅中，恒温加热1～3小时，得到悬浮有铜纳米线的溶液；

（2）将步骤（1）中所得悬浮有铜纳米线的溶液超声分散10分钟，加入5～50mL0.1mol/L的硝酸镍或硝酸钴溶液，并滴加0.1～1mL40wt%的水合肼溶液，放回60～80℃水浴锅持续加热1～2小时，得到灰色的、直径为60～90nm、复合Ni、Co的核壳结构Cu纳米线的悬浮液。

（3）将复合Ni、Co的核壳结构Cu纳米线从步骤（2）得到的悬浮液中捞出，用去离子水洗涤，于80℃下真空干燥，得到Ni或Co与Cu的摩尔比为1：0.1～1的复合Ni、Co的核壳结构Cu纳米线。

本发明所述制备方法制备的Ni、Co复合核壳结构Cu纳米线，其特征在于，Cu纳米线表面具有镍包覆层或钴包覆层，Ni或Co与Cu的摩尔比为1：0.1～1，直径为60～90nm，长度15～20μm，颜色为灰色的，具有软磁性。

本发明提供Ni、Co复合的核壳结构Cu基纳米线，具有核壳结构，长径比大，直径达90nm以下，长度15～20μm，镍包覆层或钴包覆层能保护铜；同时，软磁性镍、钴的引入可使铜纳米线具有磁性，方便在磁场下定向排布。

本发明提供的制备方法，制备过程简单，容易扩大化生产，成本低。

附图说明

图1为实施例1所制得的复合Ni的核壳结构Cu基纳米线的扫描电子显微镜照片。

图2为本发明实施例1所制得的复合Ni的核壳结构Cu基纳米线的透射电镜照片。

图3为本发明实施例1所制得的复合Ni的核壳结构Cu基纳米线的XRD衍射图谱。

图4为本发明实施例1所制得的复合Ni的核壳结构Cu基纳米线的磁滞回线。

图5为本发明实施例3所制得的复合Co的核壳结构Cu基纳米线的扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

1）配置0.1mol/L的硝酸铜溶液50mL、15mol/L氢氧化钠溶液1000mL，顺序将硝酸铜溶液、5mL乙二胺溶液、2mL40wt%的水合肼溶液加入到盛有氢氧化钠溶液的烧瓶中，密封后放入80℃水浴锅中，恒温加热1小时，得到悬浮有铜纳米线的溶液。

2）将步骤（1）中所得悬浮有铜纳米线的溶液超声分散10分钟，加入50mL0.1mol/L的硝酸镍溶液，并滴加1mL40wt%的水合肼溶液，放回80℃水浴锅持续加热2小时，得到直径为60～90nm、灰色的、复合Ni、Co的核壳结构Cu纳米线的悬浮液。

3）将复合Ni的核壳结构Cu纳米线从步骤2）得到的悬浮液中捞出，用去离子水洗涤，于80℃下真空干燥，得到Ni与Cu的摩尔比为1：1的复合Ni的核壳结构Cu纳米线。