一種超長(zhǎng)銅鎳合金納米線及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種銅鎳合金納米線及其制備方法，具體涉及一種超長(zhǎng)銅鎳合金納米線及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，一維材料由于其獨(dú)特的光、電、磁性質(zhì)，特別是其在透明顯示、光電轉(zhuǎn)換、以及傳感器領(lǐng)域所顯示的巨大應(yīng)用前景而受到了廣泛關(guān)注。由于目前在透明導(dǎo)電領(lǐng)域中所使用的ITO材料柔性較差，成本高，所以金屬納米材料透明導(dǎo)電膜將會(huì)成為ITO的重要替代材料。相對(duì)于銀納米線，銅納米線同樣具有良好的導(dǎo)電性，獨(dú)特的力學(xué)、光學(xué)性質(zhì)，同時(shí)使得成本大幅度降低。因此，銅納米線受到了人們的青睞，可以應(yīng)用于能量轉(zhuǎn)換技術(shù)、傳感技術(shù)、微加工技術(shù)、生物技術(shù)等領(lǐng)域。但是，當(dāng)銅的尺寸降低到納米尺度后，由于表面能增加，極易被氧化，而合金化是一種提高銅納米線抗氧化性能重要方法。另外，銅鎳合金結(jié)構(gòu)的形成，也可以改善納米線導(dǎo)電薄膜的透光性能，并引入了新的磁性質(zhì)。
[0003]目前，合成銅鎳合金納米線的方法主要有:模板輔助合成法(參照文獻(xiàn)6)，溶液法(參照文獻(xiàn)I)等。模板輔助合成法具有合成過(guò)程中裝置簡(jiǎn)單、操作容易、形態(tài)可控的優(yōu)勢(shì)。但通過(guò)模版輔助合成法所制備的銅鎳納米線長(zhǎng)度較短，長(zhǎng)徑比小，不利于導(dǎo)電薄膜光透過(guò)率和導(dǎo)電性能的提高。而且，由模版輔助合成法得到的銅鎳納米線的后處理工藝繁瑣，常需要用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或其它有機(jī)溶劑去除模板。溶液法合成銅鎳合金納米線大都以堿或酸為還原劑，反應(yīng)條件比較苛刻，難以推廣。且所用溶劑為水，制備得到的納米線易于發(fā)生團(tuán)聚，不易進(jìn)行分散，對(duì)于后續(xù)應(yīng)用帶來(lái)困難。
[0004]因此，如何制備性能優(yōu)良、長(zhǎng)度較大的銅鎳合金納米線、并基于此制備導(dǎo)電薄膜，是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn):
非專利文獻(xiàn)I
1.Rathmell，A.R.，et a 1.，Synthesis of oxidat1n-resistantcupronickel nanowires for transparent conducting nanowire networks.NanoLett, 2012.12(6):p.3193-9;
非專利文獻(xiàn)2
2.HechtjD.S.，L.Huj and G.1rvin,Emerging transparent electrodes basedon thin films of carbon nanotubes, graphene, and metallic nanostructures.AdvMater, 2011.23(13):p.1482-513;
非專利文獻(xiàn)3
3.Zhao, Y.，et al.，Large-scale synthesis of Cu nanowires with gradientscales by using “hard，，strategies and size effects on electrical properties.CrystEngComm，2013.15(2):p.332;
非專利文獻(xiàn)44.Hanj B., et al.，Uniform Self-Forming Metallic Network as a High-PerformanceTransparent Conductive Electrode.Advanced Materials，2013:p.n/a-n/a;
非專利文獻(xiàn)5
5.GuojΗ.,et al.，F(xiàn)acile synthesis of Cu and CuOCu-Ni nanocubes andnanowires in hydrophobic solut1n in the presence of nickel and chloride 1ns.Nanoscale, 2013.5 (6):p.2394-402;
非專利文獻(xiàn)6
Guoj et al.，Ordered N1-Cu Nanowire Array with Enhanced Coercivity.Chemistryof Materials, 2003.15(3):p.664-667。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有制備銅鎳合金納米線方法的不足，本發(fā)明提供了一種超長(zhǎng)銅鎳合金納米線及其制備方法。
[0007]本發(fā)明提供了一種制備超長(zhǎng)銅鎳合金納米線的方法，所述方法包括:
a)將陽(yáng)離子型表面活性劑溶解于有機(jī)還原劑；
b)向步驟a)中獲得的有機(jī)還原劑中加入銅鹽作為銅源，并加入貴金屬納米顆粒作為催化劑，在第一規(guī)定溫度下反應(yīng)；
c)向步驟b)中反應(yīng)后的還原劑中加入鎳鹽作為鎳源，在第二規(guī)定溫度下反應(yīng)，所得產(chǎn)品清洗、干燥，即得所述銅鎳合金納米線。
[0008]本發(fā)明中，在合成超長(zhǎng)銅鎳合金納米線的過(guò)程中，典型的采用在銅納米線初步形成后向溶液中加入有機(jī)或無(wú)機(jī)鎳鹽，通過(guò)溶液中有機(jī)還原劑的存在將鎳鹽還原成鎳原子并附著在銅納米線的表面。特別的，優(yōu)先選擇乙酸鎳作為鎳源加入到溶液中。這樣，在發(fā)明所述的有機(jī)反應(yīng)體系中，乙酸鎳的還原速率恰好使得還原出的鎳原子在銅納米線表面形成均勻的包覆層，在發(fā)明所述的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，無(wú)論是銅納米線還是鎳原子層均可以良好結(jié)晶，有效提高納米線的導(dǎo)電性能。本發(fā)明可制得內(nèi)部富銅，外層富鎳的銅鎳合金納米線，其直徑可以控制在60-150nm,長(zhǎng)度可以控制在幾十至500微米,可通過(guò)真空過(guò)濾法或者線棒涂布等方法制備光透過(guò)率高、導(dǎo)電性好、穩(wěn)定性好的導(dǎo)電薄膜。
[0009]較佳地，所述的有機(jī)還原劑可為長(zhǎng)鏈烷基胺。
[0010]較佳地，所述的有機(jī)還原劑可為十六胺或十八胺。
[0011]較佳地，所述陽(yáng)離子型表面活性劑可為十六烷基三甲基溴化銨。
[0012]較佳地，所述陽(yáng)離子型表面活性劑可在100-25(TC下，溶解于有機(jī)還原劑。
[0013]較佳地，所述銅鹽可為乙酰丙酮銅。
[0014]較佳地，所述鎳鹽可為乙酸鎳。
[0015]較佳地，所述有機(jī)還原劑、銅鹽、鎳鹽的摩爾比可為330:(5?10): (2?15)。
[0016]較佳地，所述步驟b)中第一規(guī)定溫度可為120-200°C，反應(yīng)時(shí)間可為2-15小時(shí)。
[0017]較佳地,所述步驟b)中貴金屬納米顆?？蔀樵谝叶俭w系中合成的Pt納米顆粒或Au納米顆粒。
[0018]較佳地，所述步驟c)中第二規(guī)定溫度可為200_250°C，反應(yīng)時(shí)間可為30分鐘-10小時(shí)。
[0019]本發(fā)明還提供一種根據(jù)上述方法制備的銅鎳合金納米線，所述銅鎳合金納米線的直徑可為60?150nm，長(zhǎng)度為10?500微米。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
O使用有機(jī)溶劑合成超長(zhǎng)銅鎳合金納米線；
2)使用乙酸鎳作為鎳源，乙酸鎳的加入量在較大范圍內(nèi)都是適用的，并且可以在一定程度內(nèi)對(duì)于納米線中鎳元素的含量加以調(diào)控；
3)反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度在較大范圍內(nèi)都是適用的；
4)使用有機(jī)表面活性劑提高納米線與玻璃基底的黏附性；
5)這種銅鎳合金納米線具有長(zhǎng)徑比高、形貌尺寸可控、易于分散形成納米線墨水的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明方法制備的一個(gè)示例樣品的XRD圖譜；
圖2為本發(fā)明方法制備的一個(gè)示例樣品的掃描電鏡圖；
圖3為本發(fā)明方法制備的一個(gè)示例樣品掃描電鏡成分面分析圖譜；
圖4為本發(fā)明方法制備的一個(gè)示例樣品透射電鏡圖；
圖5為超長(zhǎng)銅鎳合金納米線在導(dǎo)電薄膜方面的應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0022]通過(guò)以下【具體實(shí)施方式】并參照附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解為，以下實(shí)施方式僅為對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明，不是對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
的限制，任何對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
未作實(shí)質(zhì)性變更的技術(shù)方案仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0023]本發(fā)明公開(kāi)了一種超長(zhǎng)銅鎳合金納米線的合成方法及銅鎳合金納米線導(dǎo)電薄膜的制備方法:將十六烷基三甲基溴化銨和十六胺完全溶解后加入乙酰丙酮銅作為銅源并使其完全溶解。以貴金屬納米顆粒作為催化劑，反應(yīng)得到銅納米線，然后加入乙酸鎳作為鎳源，充分搖勻，反應(yīng)一定時(shí)間。將反應(yīng)體系冷卻至室溫。通過(guò)甲苯、乙醇等有機(jī)溶劑對(duì)于產(chǎn)物進(jìn)行反復(fù)洗滌。并通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)，透射電子顯微鏡(TEM)，X射線衍射等手段對(duì)得到的銅鎳納米線的形貌，組成成分，及晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。SEM結(jié)果表明所得到銅鎳納米線的平均長(zhǎng)度約有200 μ m ;將通過(guò)上述方法制備的合金納米線在甲苯、乙醇等有機(jī)溶劑中進(jìn)行超聲