CN105583409A - 一种复合纳米铜线的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及纳米材料，具体涉及一种复合纳米铜线的制备方法。包括：将纳米铜线和分散剂加入溶剂中并进行超声分散；根据所需镀层厚度称取贱金属盐和还原剂，并加入到上述超声分散后的溶液中，再进行一次超声分散，确保混合均匀；将包括贱金属盐和还原剂经再次超声分散混合均匀的混合物加热，并保持一段时间至纳米铜线由红-橙色变为较浅的灰色后，对产物进行离心，制得复合纳米铜线。本发明通过在纳米铜线表面沉积一层贱金属，从而形成特定的铜合金以提高纳米铜线的抗氧化性和抗腐蚀性，并降低了纳米铜线的成本；而且复合纳米铜线颜色较浅，显示性不逊色于纳米银线。

Description

一种复合纳米铜线的制备方法
技术领域
本发明涉及纳米材料，具体涉及一种复合纳米铜线的制备方法。
背景技术
透明电极材料是触摸屏、平板电脑、电子书、OLED、光伏、有机光伏领域中的关键材料。因ITO材料具有优异的透光性，目前比较多的使用透明电极材料ITO(氧化铟锡)材料，然而其中的铟材料较为稀有，而且ITO透明导电层制备所需要昂贵的磁控溅射工艺不仅缓慢而且昂贵，即ITO材料成本比较高。而另外一种常用的透明导电材料-导电高分子材料(例如PEDOT:PSS)虽然有良好的透光性，但是相对ITO材料方阻过大，其应用范围受到很大的限制。其他一些替代性的技术例如碳纳米管、纳米银线，或者方阻过大，或者同样较为稀有，在未来的推广应用中存在较大的障碍。
目前最有希望替代ITO材料的技术是纳米银线技术和纳米铜线技术，而银作为贵金属含量也很稀少。纳米铜线技术不仅材料成本低，而且能够采用电子印刷方式量产，其本身的电阻率还非常低，是一种非常理想的透明电极替代材料。然而铜材料虽然化学性质比较稳定，但是在水和氧气同时存在的情况下会发生腐蚀现象，从而导致方阻增大而影响性能；专利CN2013100558821.6公开了一种采用化学置换制备镀银纳米铜线的方法，通过在纳米铜线表面沉积一层银来提高纳米铜线的抗氧化性。同时铜线本身所带的红颜色在实际应用中会对触摸屏或其它器件的显示效果有一定影响。
发明内容
有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种复合纳米铜线的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：
本发明的复合纳米铜线制备方法，包括：
步骤1将纳米铜线和分散剂加入溶剂中并进行超声分散；
步骤2根据所需镀层厚度称取贱金属盐和还原剂，并加入到步骤1超声分散后的溶液中，再进行一次超声分散，确保混合均匀；
步骤3将经步骤2混合均匀的混合物加热，并保持一段时间至纳米铜线由红-橙色变为较浅的灰色后，对产物进行离心，制得复合纳米铜线。
进一步的，步骤1的所述纳米铜线直径在20-100纳米，长度为3-70微米。
进一步的，步骤1的所述分散剂为PVP、溴化十六烷三甲基铵、十二烷基磺酸钠、氧化聚乙烯蜡、聚乙二醇200或400、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯、乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
进一步的，步骤1所述的溶剂为水、乙醇、甲醇、异丙醇、丙醇、正丁醇中的至少一种。
进一步的，步骤2所述的贱金属盐为硫酸亚锡、氯化亚锡、四氯化锡、硫酸镍、氯化镍、硝酸镍、乙酸镍、乙酰丙酮酸镍、硫酸钴、氯化钴、硝酸钴、乙酸钴、硫酸亚钴或其水合物中的一种。
进一步的，步骤2所述的还原剂为肼(联氨)、羟胺、抗坏血酸、乙醇酸、葡萄糖、苹果酸、酒石酸、亚酒石酸、柠檬酸、甘氨酸，或上述还原剂的衍生物中的至少一种。
进一步的，步骤3所述加热的温度为50-180摄氏度。
一种复合纳米铜线，铜与其表面贱金属的重量比为0.5-50％。
进一步的，所述贱金属为锡、镍、钴中的一种。
本发明通过在纳米铜线表面沉积一层贱金属，从而形成特定的铜合金以提高纳米铜线的抗氧化性和抗腐蚀性，并降低了纳米铜线的成本；而且复合纳米铜线颜色较浅，显示性不逊色于纳米银线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
本发明的复合纳米铜线制备方法，包括：
步骤1选取直径在20-100纳米、长度为3-70微米的纳米铜线；
以PVP、溴化十六烷三甲基铵、十二烷基磺酸钠、氧化聚乙烯蜡、聚乙二醇200或400、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯、乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的至少一种作为分散剂；
水、乙醇、甲醇、异丙醇、丙醇、正丁醇中的至少一种作为溶剂。
将纳米铜线和分散剂加入溶剂中并进行超声分散。
步骤2选取硫酸亚锡、氯化亚锡、四氯化锡、硫酸镍、氯化镍、硝酸镍、乙酸镍、乙酰丙酮酸镍、硫酸钴、氯化钴、硝酸钴、乙酸钴、硫酸亚钴或其水合物中的一种为贱金属盐；
肼(联氨)、羟胺、抗坏血酸、乙醇酸、葡萄糖、苹果酸、酒石酸、亚酒石酸、柠檬酸、甘氨酸，或上述还原剂的衍生物中的至少一种为还原剂。
分别称取贱金属盐和还原剂后，加入到步骤1超声分散后的溶液中，再进行一次超声分散，确保混合均匀。
步骤3将经步骤2混合的混合物加热至50-180摄氏度，并保持一段时间至纳米铜线由红-橙色变为较浅的灰色后，对产物进行离心，制得表面沉积一层贱金属的复合纳米铜线。复合纳米铜线中铜与其表面贱金属的重量比为0.5-50％。所述贱金属为锡、镍或钴。
本发明通过在纳米铜线表面沉积一层贱金属，从而形成特定的铜合金以提高纳米铜线的抗氧化性和抗腐蚀性，并从根本上解决了纳米铜线的成本问题。本发明采用纳米铜线为基底材料，选取合适的分散剂，将纳米铜线和分散剂加入水中或者其它低级醇溶剂中，并采用超声分散的方式将其混合均匀。选取合适的贱金属盐以及相应的还原剂加入其中，在常温下对整个体系进行超声分散，随后将整个体系加热至一定温度，相应的贱金属便会沉积在纳米铜线表面。对于一定量的纳米铜线，通过调节加入的贱金属盐的用量可以调整贱金属薄层的厚度。通过选取合适的贱金属沉积在纳米铜线表面使纳米铜线的抗氧化能力大大提高，达到贵金属银的抗氧化性和抗腐蚀性，使得材料成本大幅降低；而且复合纳米铜线颜色较浅。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种复合纳米铜线制备方法，其特征在于，包括：
步骤1将纳米铜线和分散剂加入溶剂中并进行超声分散；
步骤2根据所需镀层厚度称取贱金属盐和还原剂，并加入到步骤1超声分散后的溶液中，再进行一次超声分散，确保混合均匀；
步骤3将经步骤2混合均匀的混合物加热，并保持一段时间至纳米铜线由红-橙色变为较浅的灰色后，对产物进行离心，制得复合纳米铜线。
2.根据权利要求1所述的复合纳米铜线制备方法，其特征在于，步骤1的所述纳米铜线直径在20-100纳米，长度为3-70微米。
3.根据权利要求1所述的复合纳米铜线制备方法，其特征在于，步骤1的所述分散剂为PVP、溴化十六烷三甲基铵、十二烷基磺酸钠、氧化聚乙烯蜡、聚乙二醇200或400、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯、乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的复合纳米铜线制备方法，其特征在于，步骤1所述的溶剂为水、乙醇、甲醇、异丙醇、丙醇、正丁醇中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的复合纳米铜线制备方法，其特征在于，步骤2所述的贱金属盐为硫酸亚锡、氯化亚锡、四氯化锡、硫酸镍、氯化镍、硝酸镍、乙酸镍、乙酰丙酮酸镍、硫酸钴、氯化钴、硝酸钴、乙酸钴、硫酸亚钴或其水合物中的一种。
6.根据权利要求1所述的复合纳米铜线制备方法，其特征在于，步骤2所述的还原剂为肼(联氨)、羟胺、抗坏血酸、乙醇酸、葡萄糖、苹果酸、酒石酸、亚酒石酸、柠檬酸、甘氨酸，或上述还原剂的衍生物中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的复合纳米铜线制备方法，其特征在于，步骤3所述加热的温度为50-180摄氏度。
8.一种权利要求1方法制备得到的复合纳米铜线，其特征在于，铜与其表面贱金属的重量比为0.5-50％。
9.根据权利要求8所述的复合纳米铜线，其特征在于，所述贱金属为锡、镍、钴中的一种。
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