一种超长铜镍合金纳米线及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超长铜镍合金纳米线及其制备方法，所述方法包括：a）将阳离子型表面活性剂溶解于有机还原剂；b）向步骤a）中获得的有机还原剂中加入铜盐作为铜源，并加入贵金属纳米颗粒作为催化剂，在第一规定温度下反应；c）向步骤b）中反应后的还原剂中加入镍盐作为镍源，在第二规定温度下反应，所得产品清洗、干燥，即得所述铜镍合金纳米线。

【技术实现步骤摘要】
一种超长铜镍合金纳米线及其制备方法
本专利技术涉及一种铜镍合金纳米线及其制备方法，具体涉及一种超长铜镍合金纳米线及其制备方法。
技术介绍
近年来，一维材料由于其独特的光、电、磁性质，特别是其在透明显示、光电转换、以及传感器领域所显示的巨大应用前景而受到了广泛关注。由于目前在透明导电领域中所使用的ITO材料柔性较差，成本高，所以金属纳米材料透明导电膜将会成为ITO的重要替代材料。相对于银纳米线，铜纳米线同样具有良好的导电性，独特的力学、光学性质，同时使得成本大幅度降低。因此，铜纳米线受到了人们的青睐，可以应用于能量转换技术、传感技术、微加工技术、生物技术等领域。但是，当铜的尺寸降低到纳米尺度后，由于表面能增加，极易被氧化，而合金化是一种提高铜纳米线抗氧化性能重要方法。另外，铜镍合金结构的形成，也可以改善纳米线导电薄膜的透光性能，并引入了新的磁性质。目前，合成铜镍合金纳米线的方法主要有：模板辅助合成法（参照文献6），溶液法（参照文献1）等。模板辅助合成法具有合成过程中装置简单、操作容易、形态可控的优势。但通过模版辅助合成法所制备的铜镍纳米线长度较短，长径比小，不利于导电薄膜光透过率和导电性能的提高。而且，由模版辅助合成法得到的铜镍纳米线的后处理工艺繁琐，常需要用强酸、强碱或其它有机溶剂去除模板。溶液法合成铜镍合金纳米线大都以碱或酸为还原剂，反应条件比较苛刻，难以推广。且所用溶剂为水，制备得到的纳米线易于发生团聚，不易进行分散，对于后续应用带来困难。因此，如何制备性能优良、长度较大的铜镍合金纳米线、并基于此制备导电薄膜，是该领域的研究热点。现有技术文献：非专利文献11.Rathmell,A.R.,etal.,Synthesisofoxidation-resistantcupronickelnanowiresfortransparentconductingnanowirenetworks.NanoLett,2012.12(6):p.3193-9;非专利文献22.Hecht,D.S.,L.Hu,andG.Irvin,Emergingtransparentelectrodesbasedonthinfilmsofcarbonnanotubes,graphene,andmetallicnanostructures.AdvMater,2011.23(13):p.1482-513;非专利文献33.Zhao,Y.,etal.,Large-scalesynthesisofCunanowireswithgradientscalesbyusing“hard”strategiesandsizeeffectsonelectricalproperties.CrystEngComm,2013.15(2):p.332;非专利文献44.Han,B.,etal.,UniformSelf-FormingMetallicNetworkasaHigh-PerformanceTransparentConductiveElectrode.AdvancedMaterials,2013:p.n/a-n/a;非专利文献55.Guo,H.,etal.,FacilesynthesisofCuandCu@Cu-Ninanocubesandnanowiresinhydrophobicsolutioninthepresenceofnickelandchlorideions.Nanoscale,2013.5(6):p.2394-402;非专利文献6Guo,etal.,OrderedNi-CuNanowireArraywithEnhancedCoercivity.ChemistryofMaterials,2003.15(3):p.664-667。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有制备铜镍合金纳米线方法的不足，本专利技术提供了一种超长铜镍合金纳米线及其制备方法。本专利技术提供了一种制备超长铜镍合金纳米线的方法，所述方法包括：a）将阳离子型表面活性剂溶解于有机还原剂；b）向步骤a）中获得的有机还原剂中加入铜盐作为铜源，并加入贵金属纳米颗粒作为催化剂，在第一规定温度下反应；c）向步骤b）中反应后的还原剂中加入镍盐作为镍源，在第二规定温度下反应，所得产品清洗、干燥，即得所述铜镍合金纳米线。本专利技术中，在合成超长铜镍合金纳米线的过程中，典型的采用在铜纳米线初步形成后向溶液中加入有机或无机镍盐，通过溶液中有机还原剂的存在将镍盐还原成镍原子并附着在铜纳米线的表面。特别的，优先选择乙酸镍作为镍源加入到溶液中。这样，在专利技术所述的有机反应体系中，乙酸镍的还原速率恰好使得还原出的镍原子在铜纳米线表面形成均匀的包覆层，在专利技术所述的反应时间内，无论是铜纳米线还是镍原子层均可以良好结晶，有效提高纳米线的导电性能。本专利技术可制得内部富铜，外层富镍的铜镍合金纳米线，其直径可以控制在60-150nm，长度可以控制在几十至500微米，可通过真空过滤法或者线棒涂布等方法制备光透过率高、导电性好、稳定性好的导电薄膜。较佳地，所述的有机还原剂可为长链烷基胺。较佳地，所述的有机还原剂可为十六胺或十八胺。较佳地，所述阳离子型表面活性剂可为十六烷基三甲基溴化铵。较佳地，所述阳离子型表面活性剂可在100-250℃下，溶解于有机还原剂。较佳地，所述铜盐可为乙酰丙酮铜。较佳地，所述镍盐可为乙酸镍。较佳地，所述有机还原剂、铜盐、镍盐的摩尔比可为330：（5～10）：（2～15）。较佳地，所述步骤b）中第一规定温度可为120-200℃，反应时间可为2-15小时。较佳地，所述步骤b）中贵金属纳米颗粒可为在乙二醇体系中合成的Pt纳米颗粒或Au纳米颗粒。较佳地，所述步骤c）中第二规定温度可为200-250℃，反应时间可为30分钟-10小时。本专利技术还提供一种根据上述方法制备的铜镍合金纳米线，所述铜镍合金纳米线的直径可为60～150nm，长度为10～500微米。本专利技术的有益效果：1）使用有机溶剂合成超长铜镍合金纳米线；2）使用乙酸镍作为镍源，乙酸镍的加入量在较大范围内都是适用的，并且可以在一定程度内对于纳米线中镍元素的含量加以调控；3）反应时间和反应温度在较大范围内都是适用的；4）使用有机表面活性剂提高纳米线与玻璃基底的黏附性；5）这种铜镍合金纳米线具有长径比高、形貌尺寸可控、易于分散形成纳米线墨水的特点。附图说明图1为本专利技术方法制备的一个示例样品的XRD图谱；图2为本专利技术方法制备的一个示例样品的扫描电镜图；图3为本专利技术方法制备的一个示例样品扫描电镜成分面分析图谱；图4为本专利技术方法制备的一个示例样品透射电镜图；图5为超长铜镍合金纳米线在导电薄膜方面的应用。具体实施方式通过以下具体实施方式并参照附图对本专利技术作进一步详细说明，应理解为，以下实施方式仅为对本专利技术的说明，不是对本
技术实现思路
的限制，任何对本
技术实现思路
未作实质性变更的技术方案仍落入本专利技术的保护范围。本专利技术公开了一种超长铜镍合金纳米线的合成方法及铜镍合金纳米线导电薄膜的制备方法：将十六烷基三甲基溴化铵和十六胺完全溶解后加入乙酰丙酮铜作为铜源并使其完全溶解。以贵金属纳米颗粒作为催化剂，反应得到铜纳米线，然后加入乙酸镍作为镍源，充分摇匀，反应一定时间。将反应体系冷却至室温。通过甲苯、乙醇等有机溶剂对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备超长铜镍合金纳米线的方法，其特征在于，所述方法包括：a）将阳离子型表面活性剂溶解于有机还原剂；b）向步骤a）中获得的有机还原剂中加入铜盐作为铜源，并加入贵金属纳米颗粒作为催化剂，在第一规定温度下反应；c）向步骤b）中反应后的还原剂中加入镍盐作为镍源，在第二规定温度下反应，所得产品清洗、干燥，即得所述铜镍合金纳米线。

【技术特征摘要】
1.一种制备超长铜镍合金纳米线的方法，其特征在于，所述方法包括：a）将阳离子型表面活性剂溶解于有机还原剂，所述的有机还原剂为长链烷基胺；b）向步骤a）中获得的有机还原剂中加入铜盐作为铜源，并加入贵金属纳米颗粒作为催化剂，在第一规定温度下反应，第一规定温度为120-200℃，反应时间为2-15小时；c）向步骤b）中反应后的还原剂中加入镍盐作为镍源，在第二规定温度下反应，所得产品清洗、干燥，即得所述铜镍合金纳米线，其中所述第二规定温度为210-250℃，反应时间为30分钟-10小时；所述铜镍合金纳米线形成内部富铜，外层富镍的合金结构，且表面光滑、结晶性良好。2.根据权利要求1所述的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙静，王晓，王冉冉，高濂，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31