[发明专利]一种制备超高长径比铜纳米线/石墨烯复合物的方法

说明书

本发明涉及一种制备超高长径比铜纳米线/石墨烯复合物的方法，将石墨烯与碱溶液反应，得到含有羟基官能团的石墨烯；将氯化铜加入油胺中，室温搅拌一定时间得到前驱体溶液；将含有羟基官能团的石墨烯与前驱体溶液混合加热反应，反应结束后经过分离获得超高长径比铜纳米线/石墨烯复合物。与现有技术相比，本发明可通过原位制备得到长度为160μm，长径比高达4000的铜纳米线与石墨烯的复合物。铜纳米线与石墨烯通过化学键紧密结合，从而具有优异的稳定性和导电性。用其制备的薄膜电极方阻小于0.026Ω/sq，并且室温放置30天薄膜电极的方阻没有发生变化。本方法简单易行，可实现规模化制备。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料制备技术领域，尤其是涉及一种制备超高长径比铜纳米线/石墨烯复合物的方法。

背景技术

一维金属纳米材料具有特殊的量子尺寸效应，在光学、电学以及柔性可穿戴设备器件等领域具有广泛的应用价值。铜纳米线因具有优良的电导率和导热性能以及原材料丰富、成本低廉的优势，成为最有前途的一维金属材料之一。但是高长径比的铜纳米线的低成本合成以及铜纳米线容易氧化仍然是亟待解决的难题。

专利CN201710224439.6中发明了一种使用维生素C为还原剂，十八烷基胺为封端剂的方法制备得到长径比较高的铜纳米线，但是此方法制备的铜纳米线容易聚集，难以后续应用。专利CN201811166559.6公开了一种采用熔融金属铝作为液相制备铜纳米线的方法，虽然此方法得到的铜纳米线分散性较好，但是长径比不高，而且反应条件苛刻，难于规模化生产应用。石墨烯具有优异的导电和导热性能，具有广阔的应用领域。使用石墨烯与铜纳米线复合制备性能优异的复合材料的研究也吸引了科研工作者的广泛关注，Kholmanov等人使用氧化还原后的石墨烯与铜纳米线复合，制备了电极性能优于纯铜纳米线制作的电极。虽然提高了铜纳米的稳定性和一定程度的导电性，但是因为氧化还原后的石墨烯导电性较差，导致复合物的应用仍然存在很大的限制。陈志红等使用气相沉积法将石墨烯包覆在铜纳米线表面，并证实被包覆的铜纳米线的导热和导电性都要远远优越于未被包覆的铜纳米线。但是，该方法反应条件苛刻，需要较高的温度(650℃)，对设备要求高，耗能也高，因此，限制了规模化的应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种制备具有优异导电性和稳定性的超高长径比铜纳米线/石墨烯复合物的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种制备超高长径比铜纳米线/石墨烯复合物的方法，包括：

将石墨烯与碱溶液反应，得到含有羟基官能团的石墨烯；

将氯化铜加入油胺中，室温搅拌一定时间得到前驱体溶液；

将含有羟基官能团的石墨烯与前驱体溶液混合加热反应，反应结束后经过分离获得超高长径比铜纳米线/石墨烯复合物。

进一步的，所述碱溶液包括氢氧化钾溶液、氢氧化钠或乙醇钠等强碱。

更进一步的，所述碱溶液为氢氧化钾溶液。

进一步的，所述碱溶液的浓度为1-5mol/L。

进一步的，所述石墨烯与碱质量比为1:5-1:20。

进一步的，所述石墨烯与碱溶液反应时控制反应温度为150-200℃，反应时间为1-5h。

进一步的，所述氯化铜与油胺的质量比为1：250-1:500。

进一步的，所述氯化铜在油胺中搅拌反应10-60min，优选为30min。

进一步的，含有羟基官能团的石墨烯与前驱体溶液中氯化铜的质量比为1:2-2:1。