[发明专利]一种用于导电油墨的单分散纳米铜颗粒及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种纳米铜颗粒的制备方法，其包括以下步骤：1)将保护剂均匀分散至醇溶液中或者醇的水溶液中，再加入还原剂搅拌均匀；2)在步骤1)所的溶液中加入铜前驱体搅拌均匀；加热至70℃，待溶液颜色开始变化后再加热1h以上；3)反应结束后洗涤，取沉淀后干燥，得到纳米铜颗粒。本制备过程无需添加复杂螯合剂、无需分离纯化、活化敏化等中间过程，且反应条件温和。此外，本制备方法生成的纳米铜颗粒的粒径小、分散性好、单分散度高，且具有较强的抗氧化能力，可大规模化生产并应用于导电油墨领域。

技术领域

本发明属于金属纳米材料领域，具体涉及一种纳米铜颗粒的制备方法，本发明尤其涉及一种用于导电油墨的纳米铜颗粒的制备方法和应用。

背景技术

如今电子技术快速发展，对于电子元件与设备性能的要求越来越高；作为一种具有良好机械、导电性能和广阔应用领域的电子材料，导电油墨受到越来越多人们的青睐。

导电油墨是一种新型的功能复合材料，油墨体系中大量的导电粒子均匀分散，形成了一种处于绝缘状态的浆状物(包含溶剂)。导电油墨在烧结固化后，在外电场作用下实现导电功能。导电油墨主要由连结料、导电填料和各种助剂组成。

目前市场上多为纳米金、银基的导电油墨，但由于其可能出现的电迁移及高昂的成本使其工业化生产受到了一定限制。纳米铜油墨具有粒径小、烧结温度低(一般为100℃～300℃)、烧结成线后导电率高，并且价格低廉、不易发生离子迁移等特点，吸引了众多研究者的兴趣，成为了新一代电子印刷技术的主要原料。

常见的纳米铜颗粒的制备方法主要有：化学还原法、电解法、水热还原法、电化学法、溶胶-凝胶法、气相法、脉冲激光沉积法、热分解法及液相还原法等。溶胶一凝胶法反应温度低，产物颗粒小，粒度分布窄且纯度高，但成本较高并伴随污染；水热还原法得到的颗粒纯度高，粒度分布窄，且晶格生长完整无污染，但对原料的配比和纯度要求较高，不适合大规模生产；电解法的制备工艺相对简单，但后处理过程较为繁琐；等离子法的反应温度高，反应速度快，操作简单且生产速度快，但能耗较大；相对其他方法，热分解法更快捷、经济和绿色，但不易控制铜颗粒的粒径和形貌。化学还原法可以通过优化工艺而获得不同粒径和形貌的纳米铜颗粒，所用的还原剂一般为硼氢化钠、甲醛、水合肼或次磷酸钠，这些还原剂价格昂贵，凡大多都具有较大的毒性，不利于大规模生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于导电油墨的纳米铜颗粒的制备方法，其制备工艺简单、成本低，对环境友好且适用于大规模生产。

本发明一个方面提供了一种纳米铜颗粒的制备方法，其包括以下步骤：

1)将保护剂均匀分散至醇溶液中或者醇的水溶液中，再加入还原剂搅拌均匀；

2)在步骤1)所的溶液中加入铜前驱体搅拌均匀；加热至70℃，待溶液颜色开始变化后再加热1h以上；

3)反应结束后洗涤，取沉淀后干燥，得到纳米铜颗粒。

本发明另一个方面提供了本发明所述的制备方法得到的纳米铜颗粒。

本发明再一个方面提供了一种导电油墨，所述导电油墨包括前述的纳米铜颗粒。

本发明再一个方面提供所述纳米铜颗粒在制备导电油墨中的用途。

在本发明的技术方案中，所述的纳米铜颗粒的粒径为50-500nm，优选为50-300nm。

本发明所述的用于导电油墨的纳米颗粒铜的制备方法，分别将铜的前驱体、保护剂和还原剂溶于有机溶剂，加热，制得纳米铜溶液；向所述纳米铜溶液冷却，离心，干燥，制得用于导电油墨的纳米铜颗粒。

优选的，所述铜前驱体为氢氧化铜、硝酸铜、乙酰丙酮铜、硫酸铜、氯化铜中的一种或两种以上。所述组合典型非限定的为氢氧化铜与硝酸铜的组合，硝酸铜与乙酰丙酮铜的组合，硝酸铜、乙酰丙酮铜与硫酸铜的组合，乙酰丙酮铜、硫酸铜与氯化铜的组合等。