铜纳米线、制备方法及其在透明导电薄膜上的应用技术

本发明专利技术提供了一种铜纳米线的制备方法，包括以下步骤：将无水乙醇、氢氧化钠溶液以及氯化铜溶液混合得到一原始液；将吡咯单体加入到所述原始液中搅拌后得到一反应液；将水合肼加入到所述反应液中进行还原反应后得到一中间溶液；将所述中间溶液在冰水中静置后得到一絮状物；将所述絮状物超声离心，从而获得所述铜纳米线。本发明专利技术还提供一种铜纳米线，所述铜纳米线的长度为5～15μm，所述铜纳米线的直径为100～200nm，所述铜纳米线表面包覆有聚吡咯。本发明专利技术还提供了一种所述铜纳米线在透明导电薄膜上的应用。

Copper nanowires, preparation methods and their applications in transparent conductive films

The invention provides a method for preparing copper nanowires, which comprises the following steps: mixing anhydrous ethanol, sodium hydroxide solution and copper chloride solution to obtain a primary solution; stirring pyrrole monomer into the original solution to obtain a reaction solution; adding hydrazine hydrate to the reaction solution to reduce reaction to obtain an intermediate solution; and adding the intermediate solution to ice water to obtain an intermediate solution. A floc is obtained after being stationary, and the floc is centrifuged by ultrasound to obtain the copper nanowires. The invention also provides a copper nanowire, the length of the copper nanowire is 5-15 um, the diameter of the copper nanowire is 100-200 nm, and the surface of the copper nanowire is coated with polypyrrole. The invention also provides an application of the copper nanowires in transparent conductive films.

【技术实现步骤摘要】
铜纳米线、制备方法及其在透明导电薄膜上的应用
本专利技术涉及金属纳米材料领域，尤其涉及一种铜纳米线、制备方法及其在透明导电薄膜上的应用。
技术介绍
近年来，纳米结构的金属材料由于其优良的性能和广泛的应用前景，引起了科研工作者的热情。研究实验表明，金属纳米结构在纳米器件互连，纳米催化，传感器等领域具有广泛的应用潜能。特别是金属银纳米结构，由于其出色电子转移能力而广受关注。但是，银纳米结构的实际应用严重受限于其稀有的存储量和高昂的成本。和银相比，金属铜具有相似的电导率，热导率和机械性能，因此，被认为是代替银的理想材料。然而，铜纳米结构在空气中易于氧化，导致其导电性，机械性能变差，严重制约着铜纳米结构的实际应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种抗氧化性较好的铜纳米线，从而解决以上问题。另，还有必要提供一种上述铜纳米线的制备方法以及所述铜纳米线在透明导电薄膜上的应用。本专利技术提供一种铜纳米线的制备方法，包括以下步骤：将无水乙醇、氢氧化钠溶液以及氯化铜溶液混合得到一原始液；将吡咯单体加入到所述原始液中搅拌后得到一反应液；将水合肼加入到所述反应液中进行还原反应后得到一中间溶液；将所述中间溶液在冰水中静置后得到一絮状物；将所述絮状物超声离心，从而获得所述铜纳米线。本专利技术还提供一种铜纳米线，所述铜纳米线的长度为5～15μm，所述铜纳米线的直径为100～200nm，所述铜纳米线表面包覆有聚吡咯。本专利技术还提供一种利用所述铜纳米线制备铜纳米线透明导电薄膜的方法，包括如下步骤：将所述铜纳米线配置为铜纳米线分散液；提供一基底材料；将所述铜纳米线分散液涂覆在所述基底材料表面，形成铜纳米线薄膜；以及热处理所述铜纳米线薄膜，从而形成所述铜纳米线透明导电薄膜。本专利技术还提供一种所述铜纳米线在透明导电薄膜上的应用。本专利技术所具有的优点：本专利技术提供了一种铜纳米线的制备方法，该方法具有低成本、高产率以及可工业化的特点；使用该方法制备的铜纳米线形貌均匀、抗氧化性好。附图说明图1是本专利技术较佳实施例中的铜纳米线的制备流程图。图2是本专利技术实施例1中铜纳米线的扫描电镜(SEM)图。图3是本专利技术实施例1-4中铜纳米线透明导电薄膜的方阻测试图。图4是本专利技术实施例1中制备的铜纳米线透明导电薄膜的导电率与透光率的关系图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。请参阅图1，本专利技术较佳实施方式提供一种铜纳米线的制备方法，包括以下步骤：S11、将无水乙醇、氢氧化钠溶液以及氯化铜溶液混合得到一原始液。在本实施方式中，无水乙醇的体积为10mL，所述氢氧化钠溶液的浓度为7M，所述氢氧化钠溶液的体积为20mL，所述氯化铜溶液的浓度为0.1M，所述氯化铜溶液的体积为1mL。S12、将吡咯单体加入到所述原始液中搅拌后得到一反应液。在本实施方式中，所述吡咯单体的加入量为0～1mL。优选地，所述吡咯单体的加入量为0.5mL。S13、将水合肼加入到所述反应液中进行还原反应后得到一中间溶液。在本实施方式中，所述水合肼的加入量为5～20μL。优选地，所述水合肼的加入量为10μL。在本实施方式中，所述反应温度为50～80℃，所述反应时间为4min。优选地，所述反应温度为60℃。其中，水合肼作为还原剂，将氯化铜溶液中的氯化铜还原为铜。S14、将所述中间溶液在冰水中静置后得到一絮状物。在本实施方式中，所述静置时间为1～40h。优选地，所述静置时间为20h。所述絮状物包括所述铜纳米线。在高温(50～80℃)时，氯化铜溶液中的铜离子被还原的速率太快，导致吡咯对其形貌难以控制，从而出现很多不规则，粗大杂乱的结构。为了能改善铜纳米线的形貌，使得到的铜纳米线具有明显的一维结构，本专利技术采用在高温阶段形核，然后快速冷却至室温温度的生长的方法，即将所述中间溶液放置在冰水中静置。S15、将所述絮状物超声离心，从而获得所述铜纳米线。本专利技术还提供一种铜纳米线，所述铜纳米线的形貌均匀，所述铜纳米线的长度为5～15μm，所述铜纳米线的直径为100～200nm，所述铜纳米线表面包覆有聚吡咯。其中，所述聚吡咯为形貌控制剂与表面修饰剂。本专利技术还提供一种利用所述铜纳米线制备铜纳米线透明导电薄膜的方法，包括如下步骤：S21、将所述铜纳米线配置为铜纳米线分散液。在本实施方式中，首先配制分散液，具体如下：将3g聚乙烯吡咯酮溶解在3g乙醇中，然后加入0.5g乙酸乙酯、1g乙酸戊酯、1g异丙醇以及1.7g的甲苯，即得分散液；然后处理铜纳米线，具体如下：用油墨超声洗涤铜纳米线，并离心分离，重复三次；最后将所述铜纳米线分散在所述分散液中，最终得到浓度为2mg/ml的铜纳米线分散液。S22、提供一基底材料。在本实施方式中，所述基底材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。更具体地，所述基底材料包括PET基材以及形成于PET基材上的乙基纤维素载体层。所述基底材料的制备包括如下步骤：第一步、PET片的清洗：将PET剪成大小为6×3大小的片状，先利用去离子水超声洗涤，再分别无水乙醇，丙酮，异丙醇超声洗涤后，用镊子夹取出来，用吹风机吹干。用镊子夹取出来，用吹风机吹干。第二步、乙基纤维素层的制备：先量取0.1mL的质量分数为5％的配置的乙基纤维素乙醇溶液，然后在采用旋涂法，将其旋涂在清洗好的PET基材上。旋涂的工艺参数为：600r/min旋涂6s和2000r/min旋涂15s。旋涂完成后，再在90℃下干燥10min，从而在PET基材上形成乙基纤维素载体层。S23、将所述铜纳米线分散液涂覆在所述基底材料表面，形成铜纳米线薄膜。在本实施方式中，使用麦耶棒刮涂法将所述铜纳米线分散液涂覆在所述基底材料表面。使用麦耶棒刮涂法涂覆所述铜纳米线包括以下步骤：第一步、刮涂过程：将旋涂了乙基纤维素层的PET片平铺在加温度为60℃的加热台上，量取配置好的铜纳米线分散液滴在上述PET基板上一端，用麦耶棒匀速刮开，然后在60℃的温度下，干燥。第二步、在完全干燥后，在与上次刮涂的垂直的方向，重复上述的刮涂过程可以制备第二层，然后再干燥。重复上述过程，可制备三层，四层的铜纳米线薄膜。S24、热处理所述铜纳米线薄膜，从而形成所述铜纳米线透明导电薄膜。在本实施方式中，将涂布好所述铜纳米线薄膜的PET片完全干燥后，将其背面粘附在玻璃基板上，在管式炉氮气的气氛(600mL/min)中热处理60min。在本实施方式中，所述热处理温度为120～180℃。优选地，所述热处理温度为160℃。本专利技术还提供一种所述铜纳米线在透明导电薄膜上的应用。下面通过实施例对本专利技术进行具体说明。实施例1第一步、首先在100mL的烧杯中注入10mL无水乙醇与20mL浓度为7M氢氧化钠溶液，用磁力搅拌子搅拌10分钟，使混合均匀。第二步、然后将浓度为0.1M的氯化铜溶液1mL加入到烧杯中，搅拌10分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜纳米线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将无水乙醇、氢氧化钠溶液以及氯化铜溶液混合得到一原始液；将吡咯单体加入到所述原始液中搅拌后得到一反应液；将水合肼加入到所述反应液中进行还原反应后得到一中间溶液；将所述中间溶液在冰水中静置后得到一絮状物；将所述絮状物超声离心，从而获得所述铜纳米线。

【技术特征摘要】
1.一种铜纳米线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将无水乙醇、氢氧化钠溶液以及氯化铜溶液混合得到一原始液；将吡咯单体加入到所述原始液中搅拌后得到一反应液；将水合肼加入到所述反应液中进行还原反应后得到一中间溶液；将所述中间溶液在冰水中静置后得到一絮状物；将所述絮状物超声离心，从而获得所述铜纳米线。2.如权利要求1所述的铜纳米线的制备方法，其特征在于，所述无水乙醇的体积为10mL，所述氢氧化钠溶液的浓度为7M，所述氢氧化钠溶液的体积为20mL，所述氯化铜溶液的浓度为0.1M，所述氯化铜溶液的体积为1mL。3.如权利要求1所述的铜纳米线的制备方法，其特征在于，所述吡咯单体的加入量为0～1mL。4.如权利要求1所述的铜纳米线的制备方法，其特征在于，所述水合肼的加入量为5～20μL。5.如权利要求1所述的铜纳米线的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：檀满林，张亮，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44