一種復(fù)合納米銅線的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及納米材料，具體涉及一種復(fù)合納米銅線的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]透明電極材料是觸摸屏、平板電腦、電子書、0LED、光伏、有機(jī)光伏領(lǐng)域中的關(guān)鍵材料。因ITO材料具有優(yōu)異的透光性，目前比較多的使用透明電極材料ITO(氧化銦錫)材料，然而其中的銦材料較為稀有，而且ITO透明導(dǎo)電層制備所需要昂貴的磁控濺射工藝不僅緩慢而且昂貴，即ITO材料成本比較高。而另外一種常用的透明導(dǎo)電材料-導(dǎo)電高分子材料(例如PEDOT: PSS)雖然有良好的透光性，但是相對(duì)ITO材料方阻過大，其應(yīng)用范圍受到很大的限制。其他一些替代性的技術(shù)例如碳納米管、納米銀線，或者方阻過大，或者同樣較為稀有，在未來的推廣應(yīng)用中存在較大的障礙。
[0003]目前最有希望替代ITO材料的技術(shù)是納米銀線技術(shù)和納米銅線技術(shù)，而銀作為貴金屬含量也很稀少。納米銅線技術(shù)不僅材料成本低，而且能夠采用電子印刷方式量產(chǎn)，其本身的電阻率還非常低，是一種非常理想的透明電極替代材料。然而銅材料雖然化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，但是在水和氧氣同時(shí)存在的情況下會(huì)發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，從而導(dǎo)致方阻增大而影響性能;專利CN2013100558821.6公開了一種采用化學(xué)置換制備鍍銀納米銅線的方法，通過在納米銅線表面沉積一層銀來提高納米銅線的抗氧化性。同時(shí)銅線本身所帶的紅顏色在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)對(duì)觸摸屏或其它器件的顯示效果有一定影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，有必要針對(duì)上述的問題，提供一種復(fù)合納米銅線的制備方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下的技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明的復(fù)合納米銅線制備方法，包括:
[0007]步驟I將納米銅線和分散劑加入溶劑中并進(jìn)行超聲分散；
[0008]步驟2根據(jù)所需鍍層厚度稱取賤金屬鹽和還原劑，并加入到步驟I超聲分散后的溶液中，再進(jìn)行一次超聲分散，確保混合均勻；
[0009]步驟3將經(jīng)步驟2混合均勻的混合物加熱，并保持一段時(shí)間至納米銅線由紅-橙色變?yōu)檩^淺的灰色后，對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行離心，制得復(fù)合納米銅線。
[0010]進(jìn)一步的，步驟I的所述納米銅線直徑在20-100納米，長度為3-70微米。
[0011 ]進(jìn)一步的，步驟I的所述分散劑為PVP、溴化十六烷三甲基銨、十二烷基磺酸鈉、氧化聚乙烯蠟、聚乙二醇200或400、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺、古爾膠、脂肪酸聚乙二醇酯、乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯復(fù)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種。
[0012]進(jìn)一步的，步驟I所述的溶劑為水、乙醇、甲醇、異丙醇、丙醇、正丁醇中的至少一種。
[0013]進(jìn)一步的，步驟2所述的賤金屬鹽為硫酸亞錫、氯化亞錫、四氯化錫、硫酸鎳、氯化鎳、硝酸鎳、乙酸鎳、乙酰丙酮酸鎳、硫酸鈷、氯化鈷、硝酸鈷、乙酸鈷、硫酸亞鈷或其水合物中的一種。
[0014]進(jìn)一步的，步驟2所述的還原劑為肼(聯(lián)氨)、羥胺、抗壞血酸、乙醇酸、葡萄糖、蘋果酸、酒石酸、亞酒石酸、檸檬酸、甘氨酸，或上述還原劑的衍生物中的至少一種。
[0015]進(jìn)一步的，步驟3所述加熱的溫度為50-180攝氏度。
[0016]一種復(fù)合納米銅線，銅與其表面賤金屬的重量比為0.5-50%。
[0017]進(jìn)一步的，所述賤金屬為錫、鎳、鈷中的一種。
[0018]本發(fā)明通過在納米銅線表面沉積一層賤金屬，從而形成特定的銅合金以提高納米銅線的抗氧化性和抗腐蝕性，并降低了納米銅線的成本;而且復(fù)合納米銅線顏色較淺，顯示性不遜色于納米銀線。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步清楚、完整地描述。需要說明的是，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]實(shí)施例
[0021 ]本發(fā)明的復(fù)合納米銅線制備方法，包括:
[0022]步驟I選取直徑在20-100納米、長度為3-70微米的納米銅線；
[0023]以PVP、溴化十六烷三甲基銨、十二烷基磺酸鈉、氧化聚乙烯蠟、聚乙二醇200或400、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺、古爾膠、月旨肪酸聚乙二醇酯、乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯復(fù)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種作為分散劑；
[0024]水、乙醇、甲醇、異丙醇、丙醇、正丁醇中的至少一種作為溶劑。
[0025]將納米銅線和分散劑加入溶劑中并進(jìn)行超聲分散。
[0026]步驟2選取硫酸亞錫、氯化亞錫、四氯化錫、硫酸鎳、氯化鎳、硝酸鎳、乙酸鎳、乙酰丙酮酸鎳、硫酸鈷、氯化鈷、硝酸鈷、乙酸鈷、硫酸亞鈷或其水合物中的一種為賤金屬鹽；
[0027]肼(聯(lián)氨)、羥胺、抗壞血酸、乙醇酸、葡萄糖、蘋果酸、酒石酸、亞酒石酸、檸檬酸、甘氨酸，或上述還原劑的衍生物中的至少一種為還原劑。
[0028]分別稱取賤金屬鹽和還原劑后，加入到步驟I超聲分散后的溶液中，再進(jìn)行一次超聲分散，確?；旌暇础?br>[0029]步驟3將經(jīng)步驟2混合的混合物加熱至50-180攝氏度，并保持一段時(shí)間至納米銅線由紅-橙色變?yōu)檩^淺的灰色后，對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行離心，制得表面沉積一層賤金屬的復(fù)合納米銅線。復(fù)合納米銅線中銅與其表面賤金屬的重量比為0.5-50%。所述賤金屬為錫、鎳或鈷。
[0030]本發(fā)明通過在納米銅線表面沉積一層賤金屬，從而形成特定的銅合金以提高納米銅線的抗氧化性和抗腐蝕性，并從根本上解決了納米銅線的成本問題。本發(fā)明采用納米銅線為基底材料，選取合適的分散劑，將納米銅線和分散劑加入水中或者其它低級(jí)醇溶劑中，并采用超聲分散的方式將其混合均勻。選取合適的賤金屬鹽以及相應(yīng)的還原劑加入其中，在常溫下對(duì)整個(gè)體系進(jìn)行超聲分散，隨后將整個(gè)體系加熱至一定溫度，相應(yīng)的賤金屬便會(huì)沉積在納米銅線表面。對(duì)于一定量的納米銅線，通過調(diào)節(jié)加入的賤金屬鹽的用量可以調(diào)整賤金屬薄層的厚度。通過選取合適的賤金屬沉積在納米銅線表面使納米銅線的抗氧化能力大大提高，達(dá)到貴金屬銀的抗氧化性和抗腐蝕性，使得材料成本大幅降低;而且復(fù)合納米銅線顏色較淺。
[0031]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種復(fù)合納米銅線制備方法，其特征在于，包括: 步驟I將納米銅線和分散劑加入溶劑中并進(jìn)行超聲分散； 步驟2根據(jù)所需鍍層厚度稱取賤金屬鹽和還原劑，并加入到步驟I超聲分散后的溶液中，再進(jìn)行一次超聲分散，確?；旌暇鶆?； 步驟3將經(jīng)步驟2混合均勻的混合物加熱，并保持一段時(shí)間至納米銅線由紅-橙色變?yōu)檩^淺的灰色后，對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行離心，制得復(fù)合納米銅線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合納米銅線制備方法，其特征在于，步驟I的所述納米銅線直徑在20-100納米，長度為3-70微米。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合納米銅線制備方法，其特征在于，步驟I的所述分散劑為PVP、溴化十六烷三甲基銨、十二烷基磺酸鈉、氧化聚乙烯蠟、聚乙二醇200或400、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺、古爾膠、脂肪酸聚乙二醇酯、乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯復(fù)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種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合納米銅線制備方法，其特征在于，步驟I所述的溶劑為水、乙醇、甲醇、異丙醇、丙醇、正丁醇中的至少一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合納米銅線制備方法，其特征在于，步驟2所述的賤金屬鹽為硫酸亞錫、氯化亞錫、四氯化錫、硫酸鎳、氯化鎳、硝酸鎳、乙酸鎳、乙酰丙酮酸鎳、硫酸鈷、氯化鈷、硝酸鈷、乙酸鈷、硫酸亞鈷或其水合物中的一種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合納米銅線制備方法，其特征在于，步驟2所述的還原劑為肼(聯(lián)氨)、羥胺、抗壞血酸、乙醇酸、葡萄糖、蘋果酸、酒石酸、亞酒石酸、檸檬酸、甘氨酸，或上述還原劑的衍生物中的至少一種。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合納米銅線制備方法，其特征在于，步驟3所述加熱的溫度為50-180攝氏度。8.—種權(quán)利要求1方法制備得到的復(fù)合納米銅線，其特征在于，銅與其表面賤金屬的重量比為0.5-50%。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合納米銅線，其特征在于，所述賤金屬為錫、鎳、鈷中的一種。
【專利摘要】本發(fā)明涉及納米材料，具體涉及一種復(fù)合納米銅線的制備方法。包括：將納米銅線和分散劑加入溶劑中并進(jìn)行超聲分散；根據(jù)所需鍍層厚度稱取賤金屬鹽和還原劑，并加入到上述超聲分散后的溶液中，再進(jìn)行一次超聲分散，確?；旌暇鶆?；將包括賤金屬鹽和還原劑經(jīng)再次超聲分散混合均勻的混合物加熱，并保持一段時(shí)間至納米銅線由紅-橙色變?yōu)檩^淺的灰色后，對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行離心，制得復(fù)合納米銅線。本發(fā)明通過在納米銅線表面沉積一層賤金屬，從而形成特定的銅合金以提高納米銅線的抗氧化性和抗腐蝕性，并降低了納米銅線的成本；而且復(fù)合納米銅線顏色較淺，顯示性不遜色于納米銀線。
【IPC分類】B82Y30/00, B82Y40/00, B22F9/24
【公開號(hào)】CN105583409
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610041358
【發(fā)明人】王文韜, 廖景文, 馬海翔, 畢曉峰, 王慰
【申請(qǐng)人】廣州中國科學(xué)院先進(jìn)技術(shù)研究所
【公開日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2016年1月21日