一种铜纳米线或铜纳米颗粒的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铜纳米线或铜纳米颗粒的制备方法，首先将铜纳米线作为种子与CuCl

Method for preparing copper nanowire or copper nanometer particle

The invention discloses a method for preparing copper nanowires or copper nanoparticles. Firstly, copper nanowires are used as seeds and CuCl

【技术实现步骤摘要】
一种铜纳米线或铜纳米颗粒的制备方法
本专利技术属于纳米材料制备
，具体涉及一种油相回流方法可控合成铜纳米线或铜纳米颗粒。
技术介绍
铜成本低廉，电阻较低(约为0.01Ω/cm2)，导电性可与银媲美，并且具有良好的力学特性，在微电子和催化领域有着广泛的应用，如铜纳米线可用于电脑芯片连接，铜纳米颗粒可用于水-气转换和气体降解反应中。然而无论是在水溶液还是空气中，将Cu2+和Cu1+还原成Cu都存在难度。目前铜纳米结构的合成水平只停留在银或者金的基本水平。Lu等人成功合成了铜纳米颗粒，但是制备的铜纳米颗粒不稳定，颗粒大小不均一，容易被氧化，需要有机溶剂保护存储(M.Lu,G.Zhou,Z.Yang,Langmuir2006,22,5900.)。有文献报道在烷烃和水混合溶液中，利用肼还原或者油相回流反应合成铜的纳米棒，但是这种通过肼还原和油相回流反应的方法所合成的铜纳米棒，直径不够小，分散性差，易团聚和氧化(J.Tanori,M.Pileni,Langmuir1997,13,639.D.Mott,J.Galkowski,L.Wang,J.Luo,C.Zhong,Langmuir2007,23,5740.)。相比球形的铜纳米颗粒，铜纳米线不仅在相对较低的烧结温度下有较高的导电率和可柔性，而且由于线型结构的优势，具有独立伸展的能力(A.R.Rathmell,S.M.Bergin,YHua,Z.Li,B.J.Wiley,Adv.Mater.2010,22,3558.)。Wiley课题组采用了肼还原法制备铜纳米线，但是此方法对于铜纳米线的氧化和团聚存在局限性，为了防止其被氧化，铜纳米线必须保存在有毒的肼溶液里，另外，烧结过程必须在纯氢气环境里进行，以防止其表面被氧化。(A.R.Rathmell,B.J.Wiley,Adv.Mater.2011,23,4798.)。
技术实现思路
针对现有技术中铜纳米材料制备工艺繁琐、制得的铜纳米材料易团聚和氧化的问题，本专利技术提供了一种简单可控的铜纳米线或铜纳米颗粒的制备方法。本专利技术采用的技术方案如下：一种铜纳米线或铜纳米颗粒的制备方法，其中，铜纳米线的具体制备步骤为：首先将铜纳米线作为种子与CuCl2·2H2O溶于油胺中，并通入氩气保护，升温至100℃以上，待空气及油胺中的水分除去后，再升温至200℃～348℃，反应30min以上，得到铜纳米线；铜纳米颗粒的具体制备步骤为经上述步骤得到铜纳米线后再加入三辛基膦，于200℃～348℃下继续反应30min以上，即得到铜纳米颗粒。所述的CuCl2·2H2O的浓度不大于10mmol/mL。CuCl2·2H2O的浓度高于10mmol/mL时，易发生团聚现象，不利于铜纳米或铜纳米颗粒的制备。优选地，所述的CuCl2·2H2O的浓度为0.2～10mmol/mL。优选地，所述的升温速度为2～4℃/min。更优选地，所述的升温速度为3℃/min。所述的CuCl2·2H2O与三辛基膦的摩尔比为1:2时，铜纳米线全部转化为铜纳米颗粒。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)采用油胺油相回流的方法制备出大量的、形貌规整的铜纳米线和铜纳米颗粒，制备方法简便易行；(2)以铜纳米线作为种子，通过控制升温速率和三辛基膦的加入量，制备得到的铜纳米线表面更为光滑均一，本专利技术方法制得的铜纳米线和铜纳米颗粒能够长期放置，不易被氧化，且制备的纳米线生长得更长，有效减小了其电阻，提升了导电率，与传统制备技术相比，方法简单、不需要大量的化学试剂、易于推广应用。附图说明图1为实施例1制备的铜纳米线的扫描电镜图。图2为实施例3制备的铜纳米线的扫描电镜图。图3为实施例3制备的铜纳米线的X射线衍射图。图4为实施例5制备的铜纳米颗粒的扫描电镜图。图5为实施例6制备的铜纳米颗粒的扫描电镜图。图6为对比例1制备的铜纳米线的扫描电镜图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细说明。实施例1在三口烧瓶内，称取2mmolCuCl2·2H2O，溶于10mL油胺中，通入氩气保护气，升温至110℃，保持10min，除去烧瓶内的空气及油胺中的水分。接着升温至200℃，保持30min后降温至常温，用环己烷洗三次，离心得到铜纳米线。接着升温至200℃，保持30min后降温至常温，用环己烷洗三次，离心得到铜纳米线。在三口烧瓶内加入事先制备好的铜纳米线作为种子，然后称取2mmolCuCl2·2H2O，溶于10mL油胺中，通入氩气保护气，升温至110℃，保持10min，除去烧瓶内的空气及油胺中的水分。接着升温至200℃，保持30min后降温至常温，用环己烷洗三次，离心得到铜纳米线。场发射扫描电子显微镜观察制得的铜纳米线，结果如图1所示。从图1可以看到小立方体较少，铜纳米线表面光滑均一。实施例2在三口烧瓶内加入事先制备好的铜纳米线作为种子，然后称取100mmolCuCl2·2H2O，溶于10mL油胺中，通入氩气保护气，升温至110℃，保持10min，除去烧瓶内的空气及油胺中的水分。进一步改变升温速率，使得反应更加温和，以2℃/min开始升温至200℃。保持30min后降温至常温，用环己烷洗三次，离心得到铜纳米线。实施例3在三口烧瓶内加入事先制备好的铜纳米线作为种子，然后称取2mmolCuCl2·2H2O，溶于10mL油胺中，通入氩气保护气，升温至110℃，保持10min，除去烧瓶内的空气及油胺中的水分。进一步改变升温速率，使得反应更加温和，以3℃/min开始升温至200℃。保持30min后降温至常温，用环己烷洗三次，离心得到铜纳米线。场发射扫描电子显微镜观察制得的铜纳米线，结果如图2所示。从图2可知，所制备出的铜纳米线更加光滑、均一，其直径约为100nm，长度最长达到100μm，说明反应的升温速率对形貌有较大影响。X射线衍射测试分析制得的铜纳米线，结果如图3所示。衍射图与标准卡片04-0836号完全吻合，在44°，51°和74°有三个显著的峰，分别对应于铜的[111]，[200]和[220]晶面。实施例4在三口烧瓶内加入事先制备好的铜纳米线作为种子，然后称取2mmolCuCl2·2H2O，溶于10mL油胺中，通入氩气保护气，升温至110℃，保持10min，除去烧瓶内的空气及油胺中的水分。进一步改变升温速率，使得反应更加温和，以4℃/min开始升温至200℃。保持30min后降温至常温，用环己烷洗三次，离心得到铜纳米线。实施例5在三口烧瓶内加入事先制备好的铜纳米线作为种子，然后称取2mmolCuCl2·2H2O，溶于10mL油胺中，通入氩气保护气，升温至110℃，保持10min，除去烧瓶内的空气及油胺中的水分。接着升温至200℃，在200℃时迅速用针头加入1mL三辛基膦，保持30min后降温至常温，用环己烷洗三次，离心得到铜纳米颗粒。场发射扫描电子显微镜观察制得的铜纳米颗粒，结果如图4所示。从图4可知，由于三辛基膦的加入，充当了表面活性剂的作用，改变了其生长的晶面，导致铜纳米线有转化为纳米颗粒的趋势。实施例6在三口烧瓶内加入事先制备好的铜纳米线作为种子，然后称取2mmolCuCl2·2H2O，溶于10mL油胺中，通入氩气保护气，升温至110℃，保持10min，除去烧瓶内的空气及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜纳米线或铜纳米颗粒的制备方法，其特征在于，其中，所述的铜纳米线的具体制备步骤如下：首先将铜纳米线作为种子与CuCl

【技术特征摘要】
1.一种铜纳米线或铜纳米颗粒的制备方法，其特征在于，其中，所述的铜纳米线的具体制备步骤如下：首先将铜纳米线作为种子与CuCl2·2H2O溶于油胺中，并通入氩气保护，升温至100℃以上，待空气及油胺中的水分除去后，再升温至200℃～348℃，反应30min以上，得到铜纳米线；所述的铜纳米颗粒的具体制备步骤为：在得到铜纳米线后再加入三辛基膦，于200℃～348℃下继续反应30min以上，得到铜纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的铜纳米线或铜纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述的CuCl2·2...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐婉莹，朱叶飞，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32