[发明专利]铜基纳米结构体、其制备方法、透明导电膜及电子装置

说明书

本发明提供一种制备铜基纳米结构体的方法，包括下列步骤：(I)在溶剂中混合碱金属氢氧化物、络合剂和铜源物质，以得到混合物溶液，其中所述铜源物质在溶剂中难以离子化；以及(II)向所述混合物溶液中加入还原剂，以还原生成铜基纳米结构体。本发明还提供了铜基纳米结构体、透明导电膜以及一种电子装置。根据本发明，能够得到杂质离子含量很低的铜基纳米结构体，从而改善其稳定性等，由此得到导电性等提高的透明导电膜以及一种电子装置。

技术领域

本发明涉及新型导电材料领域，特别涉及一种能够导电的铜基纳米结构材料，其制备方法及其在透明导电膜和电子装置中的应用。

背景技术

透明导体(例如铟锡氧化物(ITO))将金属的导电性与玻璃的光学透明性组合，并且可用作电子装置(例如显示装置)的部件。对ITO而言，柔性可能成为主要的挑战，ITO似乎并不适合下一代的显示装置、照明装置或光伏器件。这些担忧促使人们利用常规材料和纳米材料来研究替代品。有很多用于开发ITO替代品的技术方案，并且这些可供替代的方案在以下四个方面展开竞争：价格、导电性、光学透明性和物理回弹性。

已经研究了柔性透明导电涂层，其能够在透过可见光的同时传导电流。透明导电涂层已经尝试使用的制备材料包括石墨烯、导电聚合物和金属网状网络。金属网状网络(例如金属网格和金属纳米材料网络)更适合于对导电率有要求的电子设备领域应用。与电镀金属网格不同，金属纳米材料可用于具有任何不同曲率的基板表面，可广泛运用于制造油墨或糊剂形式的透明导电涂层。

银纳米材料目前已用于制造透明导电涂层。然而，当使用银作为电极时，由于电迁移，银离子倾向于从阳极跃迁到阴极，从而最终导致电极短路。因此，市场正在寻求一种不会出现电子跃迁效应的透明导电油墨。由于铜基材料本身具有较低的阳极溶解度和较高的电迁移活化能，因此铜是透明导电油墨的最佳选择。此外铜的导电性与银相似，铜的原料成本仅为银的1/100左右。因此，用于透明导电涂层应用的铜基纳米材料有迫切的开发需求。

发明内容

本发明提供了一种制备铜基纳米材料的新方法。该方法通过新型化学还原方式制备了高纯度的铜基纳米结构体，如铜纳米线或者铜纳米颗粒。本发明的方法具有环保、大规模合成以及条件温和的优点。

具体来说，本发明提供了：

一种制备铜基纳米结构体的方法，包括下列步骤：

(I)在溶剂中混合碱金属氢氧化物、络合剂和铜源物质，以得到混合物溶液，其中所述铜源物质在溶剂中难以离子化；

(II)向所述混合物溶液中加入还原剂，以还原生成铜基纳米结构体。

其中所述铜基纳米结构体为铜纳米线、铜纳米颗粒或者其混合物。

其中所述铜纳米线的平均直径为1-100nm，优选为20-40nm，长度为1-100μm，优选为70-90μm，以及长径比为300-1000，优选为600-900；任选地，所述铜纳米颗粒的平均直径为1-100nm，优选为20-40nm。

其中所述碱金属氢氧化物选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷、氢氧化铯和其任意组合中的至少一者。

其中所述络合剂是具有单个胺基或多个胺基的烃，例如乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、聚乙烯亚胺或其任意组合。

其中所述铜源物质选自铜、氢氧化铜、氧化铜、碳酸铜、碳酸氢铜或上述的混合物。

其中所述还原剂选自还原糖、肼、羟胺、1-十八烷醇、油醇、1,2-十六烷二醇及其任意组合中的至少一者。

其中所述溶剂选自水、醇、烷烃及其任意组合中的至少一者。

加热的温度为50℃至150℃。

所述还原性钝化剂选自硅烷、硫醇、膦、磷酸盐、甜菜碱、有机脂肪酸及其混合物中的至少一者。