[发明专利]一种碳包覆铜纳米线的制备方法

说明书

本发明属于纳米材料制备技术领域，公开一种碳包覆铜纳米线的制备方法，包括以下步骤：（1）将铜纳米线分散于水中，形成浓度为0.01‑0.1 mol/L的分散液；（2）向分散液中加入浓度为0.05‑1.2 mol/L的有机碳源葡萄糖，充分混合均匀；（3）在密闭条件下，于100‑200℃搅拌反应5‑24 h，反应结束后，自然冷却至室温，产物经洗涤、烘干，即得碳包覆铜纳米线。本发明方法工艺简单，成本低廉，绿色环保，适用性广，易实现大批量生产；所制备的碳包覆铜纳米线具有良好的抗氧化性，且包覆厚度可调。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种碳包覆铜纳米线的制备方法。

背景技术

铜纳米线由于具有独特的光学、电学、力学和热学性质而成为制备导电电极的优良材料。铜价格低廉、自然储量丰富，是实际应用中替代贵金属的理想材料。但由于单质铜非常容易被氧化，这成为应用中亟需解决的关键问题。在所有金属中，铜的导热系数和导电性仅次于银，并且对碳的结合能较低。因此，用非晶碳包覆铜纳米线拓宽了纳米线的应用领域，从而赋予其新的物理、化学和力学性能，这种结构在异质催化、电化学传感、摩擦学、太阳能电池及柔韧电子器件等领域具有广泛应用。

碳异质结构材料主要采用化学气相沉积法合成，其主要挑战是结晶性差、产率低、工艺复杂以及添加了有机和无机碳源的盐溶液。水热法合成碳包覆铜纳米线多采用一步合成异质结构，但是该方法制备的产品存在结构不均一、产率低、成本高、引入多种杂离子等缺陷。因此，亟待研究开发结构均一、成本低廉且不引入多种杂质的碳包覆铜纳米线制备方法。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种碳包覆铜纳米线的制备方法，该制备方法成本低廉且不引入多种杂质，制备出来的碳包覆铜纳米线为包覆均匀的核壳结构材料，同时具有良好的抗氧化性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种碳包覆铜纳米线的制备方法，其包括以下步骤：

1）将铜纳米线分散于水中，形成浓度为0.01-0.1 mol/L的分散液；

2）向分散液中加入有机碳源葡萄糖，混合均匀；

3）在密闭条件下，于100-200℃搅拌反应5-24 h，反应结束后，自然冷却至室温，产物经洗涤、烘干，即得碳包覆铜纳米线。

本发明可以通过铜纳米线的结构来调整碳包覆铜纳米线的结构：包覆铜纳米线的长径比主要由原材料铜纳米线的结构所控制，此方法适用于零维、一维等材料的碳包覆。

具体的，步骤2）中，有机碳源葡萄糖的加入浓度优选为0.05-1.2 mol/L。通过控制碳源的浓度，即可有效调整铜纳米线表面包覆碳的厚度：当碳源浓度较低时包覆的碳厚度较薄，随着碳源浓度在0.05-1.2 mol/L之间逐渐增加，包覆的碳厚度逐渐增加，当碳源浓度过高时，碳源多数自聚碳化成碳球。

步骤2）中，通过控制反应温度和反应时间来调控包覆碳的厚度：当反应温度为100-200℃时在铜纳米线表面有碳的包覆，且随着温度的升高包覆碳的厚度逐渐增加；当反应时间为5-24 h，铜纳米线表面有碳的包覆，且随着反应时间增长包覆碳的厚度越大。

具体的，步骤3）中搅拌反应时，搅拌速度为100-300 rpm。

具体的，步骤3）中洗涤时，依次用去离子水、无水乙醇洗涤。

具体的，步骤3）烘干条件为：于60℃烘5-6h。

本发明提供了采用上述制备方法制备获得的碳包覆铜纳米线。