纳米线的低维化方法技术

本发明专利技术提供了纳米线的低维化方法，将纳米线分散在溶剂中，设定温度进行搅拌处理；再经超声处理后，即可实现纳米线的低维化，获得纳米粒子。与现有方法相比，本方法具有来源广泛，操作简便等优点，该方法使纳米线转化完全，能够显著增加所获得的纳米粒子的数目，而且制备得到的纳米粒子纯度极高且粒径均一，同时克服了现有技术成本高、工艺复杂、难以大规模生产的问题，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
纳米线的低维化方法
本专利技术属于纳米材料制备领域，具体涉及无机/有机纳米材料制备技术，尤其涉及纳米线的低维化方法。
技术介绍
纳米线通常具有独特的热学、光学、电学和磁学性能，因此在微处理器、微传感器、新型光电器件和信息存储等领域有着广泛的应用。纳米线的低维化可以直接导致纳米粒子的生成，显著增加所获得的纳米粒子的数目，从而大大丰富所反向构建的纳米粒子集成体系。随着实验手段的不断发展，纳米材料的低维化越来越受到人们的重视。纳米粒子的制备可分为“自上而下”和“自下而上”两种方法。“自上而下”的方法主要是指通过机械、超声、激光、爆炸等物理作用，将本体的原料粉碎，从而获得纳米粒子。“自下而上”的方法中最常见的是溶液合成方法，通过化学或电化学还原，水热或溶剂热方法获得金属或半导体纳米粒子。这种方法操作灵活，易于制备，但是在制备过程中往往需要添加还原剂、保护剂、络合剂或表面活性剂等物质，通常难以直接获得本征纳米粒子。J.Am.Chem.Soc.2003,125,14280报道了一系列金属纳米粒子的合成，以可溶性金属盐为原料，在甲苯溶剂中合成了金、铂、铜等纳米粒子。CN105642909A公开了银纳米粒子的一种合成方法，通过将硝酸银水溶液与羧甲基壳聚糖水溶液混合均匀，加入葡萄糖进行还原获得银纳米粒子。CN101693297A公开了一种不同粒径铜纳米粒子的制备方法，在溶剂、保护剂、络合剂、表面活性剂等存在的溶液中还原氯化铜或醋酸铜，制备得到不同粒径铜纳米粒子。CN105293575A利用前驱体钛酸异丙酯，在水中加入催化剂和有机溶剂，水浴加热处理一段时间获得二氧化钛纳米粒子。CN1821083中将二水醋酸镉和硫脲分别加入去离子水中，将后者的水溶液加入前者，然后再加入PVP，放入水热反应釜中水热反应，最终获得CdS纳米球。相较于“自下而上”的方法，“自上而下”的制备方法也时有报道。CN103611928A公开了一种银纳米粒子及其激光控制合成方法，利用激光对靶材进行辐照烧蚀，辅以惰性气体保护，可得到尺寸为5-50纳米的球形或椭球形银纳米粒子。CN101966590A公开了一种水相电弧放电制备金属纳米铜粉的方法，通过对液相介质电弧放电，制备得到纳米铜粉。CN102531039A中将Zn靶沉浸在装有十六烷基三甲基溴化铵水溶液的石英容器中，在搅拌条件下，利用激光进行烧蚀反应，即可制得ZnO纳米粒子。“自上而下”的方法虽然易于获得纳米粒子，但是所需设备造价高昂，而且操作较为复杂。迄今为止，文献和专利中所报道的纳米粒子的制备方法，普遍存在以下问题：如成本较高、工艺复杂、转化程度较低，难以满足大规模生产的需求。这就迫切需要大力开发简单、高效、低成本的通用方法，用于制备纳米粒子，而且制备方法上的突破势必会大大加速其工业化进程。
技术实现思路
：针对现有技术不足，本专利技术提供了一种纳米线的低维化方法，该方法使纳米线转化完全，能够显著增加所获得的纳米粒子的数目，而且制备得到的纳米粒子纯度极高且粒径均一，同时克服了现有技术成本高、工艺复杂、难以大规模生产的问题，具有良好的应用前景。为达到上述目的，本专利技术选用以下技术方案：本专利技术提供了一种纳米线的低维化方法，所述方法包括以下步骤：(1)将纳米线分散在溶剂中，设定温度进行搅拌处理；(2)将步骤(1)中所得样品进行超声处理，即可实现纳米线的低维化，获得纳米粒子。低维化是指纳米尺度物体的维度减小的过程，即由高维度向低维度转变。根据本专利技术，步骤(1)所述纳米线的直径为10-1000nm，例如可以是10nm、50nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm或1000nm，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。本专利技术中步骤(1)所述纳米线的直径优选为50-500nm。根据本专利技术，步骤(1)所述纳米线的长度为1-100μm，例如可以是1μm、3μm、5μm、7μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。本专利技术中，步骤(1)所述纳米线的长度优选为1-10μm。根据本专利技术，步骤(1)所述纳米线为金属纳米线、半导体纳米线或聚合物纳米线中的任意一种。根据本专利技术，所述金属纳米线为Au、Ag、Cu、Al、Pt、Pd、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Cd、Ge、Sn、Pb、Sb或Bi中的任意一种或两种及以上的组合，例如可以是Au、Ag、Cu、Al、Pt、Pd、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Cd、Ge、Sn、Pb、Sb或Bi中的任意一种，典型但非限定性的组合为：Au和Ag，Au和Cu，Au和Pt，Au和Co，Au和Fe，Ag和Cu，Ag和Co，Ag和Ni，Cu和Pt，Cu和Fe，Cu和Co，Cu和Ni，Pt和Fe，Au、Ag和Ni，Au、Ag、Cu和Pt等。本专利技术中，所述金属纳米线优选为Au、Ag、Cu、Pt、Fe、Co或Ni中的任意一种或两种及以上的组合。根据本专利技术，所述半导体纳米线为Si、Ge、GaN、GaAs、GaP、InP、InAs、ZnS、ZnSe、CdS、CdSe、ZnO、TiO2、MgO、CdO、SiO2或Si3N4中的任意一种。本专利技术中所述半导体纳米线优选为Si、Ge、GaN、InP、ZnS、CdS、ZnO、TiO2、CdO、SiO2或Si3N4中的任意一种。根据本专利技术，所述聚合物纳米线为聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩中的任意一种。根据本专利技术，步骤(1)所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮、N-环己基吡咯烷酮、N-辛基吡咯烷酮、N-十二烷基吡咯烷酮、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、氨水或水中的任意一种或两种及以上的组合，例如可以是N-甲基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮、N-环己基吡咯烷酮、N-辛基吡咯烷酮、N-十二烷基吡咯烷酮、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、氨水或水中的任意一种，典型但非限定性的组合为：N-甲基吡咯烷酮和N-乙烯基吡咯烷酮，N-甲基吡咯烷酮和N-环己基吡咯烷酮，N-辛基吡咯烷酮和N-十二烷基吡咯烷酮，甲酰胺和N-甲基甲酰胺，N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺，二甲基亚砜和氨水，N-甲基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮和N-环己基吡咯烷酮，甲醇和水，乙醇和水，等N-甲基吡咯烷酮和乙醇，N-辛基吡咯烷酮、甲醇和水等。选用上述溶剂作为纳米线的分散剂，可以使纳米线表面产生缺陷，从而降低其力学性能，有利于其后的低维化顺利进行。根据本专利技术，步骤(1)所述温度为20-300℃，例如可以是20℃、40℃、50℃、80℃、100℃、120℃、140℃、160℃、180℃、200℃、230℃、250℃、270℃、290℃或300℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。本专利技术中，步骤(1)所述温度优选为80-200℃。根据本专利技术，步骤(1)所述搅拌的本文档来自技高网...

【技术保护点】
纳米线的低维化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将纳米线分散在溶剂中，设定温度进行搅拌处理；(2)将步骤(1)中所得样品进行超声处理，即可实现纳米线的低维化，获得纳米粒子。

【技术特征摘要】
1.纳米线的低维化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将纳米线分散在溶剂中，设定温度进行搅拌处理；(2)将步骤(1)中所得样品进行超声处理，即可实现纳米线的低维化，获得纳米粒子。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述纳米线的直径为10-1000纳米，优选为50-500纳米；优选地，所述纳米线的长度为1-100微米，优选为1-10微米。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述纳米线为金属纳米线、半导体纳米线或聚合物纳米线中的任意一种。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述金属纳米线为Au、Ag、Cu、Al、Pt、Pd、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Cd、Ge、Sn、Pb、Sb或Bi中的任意一种或两种及以上的组合，优选为Au、Ag、Cu、Pt、Fe、Co或Ni中的任意一种或两种及以上的组合。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述半导体纳米线为Si、Ge、GaN、GaAs、GaP、InP、InAs、ZnS、ZnSe、CdS、CdSe、ZnO、TiO2、MgO、CdO、SiO2或Si3N4中的任意一种，优选为Si、Ge、GaN、InP、ZnS、CdS、ZnO、TiO2、CdO、SiO2或Si3N4中的任意一种。6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述聚合物纳米线为聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩中的任意一种。7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，王朝阳，韩春春，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京,11