[发明专利]一种低温下制备铜纳米线方法

说明书

技术领域

本发明属于过渡金属纳米颗粒合成的技术领域，特别涉及低温下制备铜纳米线的制备方法。

背景技术

近些年，随着电子科技的迅速发展，透明电极材料等电子器件的需求逐年增加。作为制备透明电极的主要材料，氧化铟锡因为铟的价格高昂很难满足市场要求。在探寻氧化铟锡替代物的道路上，金属纳米线以其良好的导电性和柔韧性受到了人们的广泛关注。与贵金属银相比，铜的带电性虽然略小(为银的百分之94％)，但地壳中存储量却大于银的1000倍，可有效降低器件成本(Vu Nam；Daeho Lee,Copper Nanowires and Their Applications for Flexible,Transparent Conducting Films:A Review.Nanomaterials 2016,6,47)。然而，铜纳米线的应用还处于瓶颈期，这主要是因为纳米级别的铜很容易被氧化，且制备铜钠米线的条件过于苛刻。迄今为止，液相法合成铜纳米线的方法无外乎两种(S.Bhanushali；P.Ghosh；A.Ganesh；W.Cheng,1D copper nanostructures:progress,challenges and opportunities.Small 2015,11,1232-1252)：1).以CuCl₂前驱物，葡萄糖为还原剂，十六胺为保护剂100℃加热6小时以上(Mingshang Jin,Guannan He,Hui Zhang,Jie Zeng,Zhaoxiong Xie,Younan Xia Shape‐controlled synthesis of copper nanocrystals in an aqueous solution with glucose as a reducing agent and hexadecylamine as a capping agent.Angewandte Chemie International Edition,2011,50(45):10560-10564)；2).以2价铜离子为前驱物，利用水合肼为还原剂，乙二胺为保护剂，60℃条件下合成(Yu Chang；Mei Ling Lye；Hua Chun Zeng,Large-scale synthesis of high-quality ultralong copper nanowires.Langmuir:the ACS journal of surfaces and colloids 2005,21,3746-3748)。上述两种方法中：第一种对温度要求过高，且表面的十六胺很难除去，吸附在表面的十六胺导致铜纳米线电阻的增加(Yulim Won,Areum Kim,Donggyu Lee,Wooseok Yang,Kyoohee Woo,Sunho Jeong,Jooho Moon,Annealing-free fabrication of highly oxidation-resistive copper nanowire composite conductors for photovoltaics[J].NPG Asia Materials 2014,6,105)；第二种方法铜纳米线不稳定，易生成氧化层同样降低导电性。

因此，探索低温下制备表面清洁且具有强抗氧化性铜纳米线的方法具有重要学术意义和应用价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服背景技术存在的缺点，提供一种操作简单，较低温度下制备具有抗氧化性铜纳米线方法。该方法采用液相还原法：去离子水为溶剂，氯化铜为前驱物，抗坏血酸为还原剂，十六烷基三甲基氯化铵为表面活性剂，碳酸氢钠为缓冲剂调节反应液的酸碱度。

本发明采取的具体技术方案如下：

一种低温下制备铜纳米线的方法，有以下步骤：

(1)以去离子水为溶剂，氯化铜为溶质，配置浓度为8-10毫摩尔每升的前驱物溶液，搅拌至均匀；

(2)添加碳酸氢钠以提高溶液的pH值，搅拌10分钟得到深蓝色混合液1，其中，每毫升前驱物溶液添加40毫克碳酸氢钠；

(3)将混合液1在10℃以下的环境搅拌，将1摩尔/升的抗坏血酸加到混合液1中，快速搅拌15分钟，得到混合液2，所加的抗坏血酸与原有混合液1体积比为1:3；

(4)将表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵加入到混合液2中，搅拌至均匀后继续搅拌8-10小时，得到混合液3，其中，每毫升混合液2使用50毫克十六烷基三甲基氯化铵；