一种球链状铜纳米线的制备方法及其应用技术

一种球链状的铜纳米线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将铜盐溶解在去离子水中，然后再向其中加入等摩尔量的柠檬酸三钠，搅拌均匀；步骤2：将步骤1中的溶液pH调节为9‑11，然后再加入适量的生长调节剂进行混合搅拌；步骤3：将步骤2中的溶液放置油浴锅中，并使油浴锅加热反应体系至一定温度进行反应；步骤4：当水浴锅的温度达到设定温度后，再向反应体系中加入适量的还原剂，并维持在该温度下反应5‑8h；反应结束后，对其进行离心洗涤即可得到产物球链状的铜纳米线。

Preparation and application of a kind of spherical chain copper nanowires

The preparation method of a spherical chain copper nanowire is characterized in that the following steps are included: Step 1: dissolve the copper salt in deionized water, then add equimolar amount of trisodium citrate to it, stir evenly; step 2: adjust the pH of the solution in step 1 to 9 \u2011 11, and then add an appropriate amount of growth regulator to mix and stir; step 3: add the solution in step 2 Place the oil bath pot and heat the reaction system to a certain temperature for reaction; step 4: when the temperature of the water bath pot reaches the set temperature, add a proper amount of reducing agent to the reaction system and maintain the reaction at this temperature for 5 \u2011 8h; after the reaction, the product ball chain copper nanowire can be obtained by centrifugal washing.

【技术实现步骤摘要】
一种球链状铜纳米线的制备方法及其应用
本专利技术涉及一种柔性电子材料的制备领域，具体涉及一种柔性透明电极的制备领域，尤其是一种球链状铜纳米线的制备方法及其应用领域。
技术介绍
近年来，随着电子产业的迅猛发展，以柔性电子、可穿戴设备、透明加热器件、智能家居为代表的新兴产品的迅速出现，使得市场对于柔性透明导电电极产生了巨大的需求空间。这也使得生产高质量、高稳定性和低成本的柔性透明导电电极无论是在市场还是在科研界具有很重要的意义。目前，关于柔性透明导电电极的制备主要是以氧化铟锡（ITO）为主要的功能成分，此外，还包括AZO、FTO等。这类材料具有类似的性质，如是现有市场上的主流导电材料，具有制备工艺成熟稳定、面电阻较小、可见光吸收率低等特点，但是，其也具有不可忽视的缺点，如其脆性较大，限制了柔性器件的可弯曲性，原矿的储量急剧减少，使得上述材料的价格也是步步高升，此外，由于铟是一种有毒金属，这使得在原矿的提炼过程中，还会造成很大的环境污染。因此，随着纳米材料的不断发展，科研人员也将目光转向了寻找能够替代上述材料的新型功能材料。在众多的候选材料中，目前研究较为广泛的有碳材料和金属纳米线两大类，其中，碳材料主要包括：石墨烯、碳纳米管和碳纳米纤维为主，尤其是以石墨烯的研究最为广泛；如2010年，韩国三星和成均馆大学的研究人员实现了大尺寸的柔性石墨烯透明导电薄膜的制备，并将其用于柔性触摸屏的制造（参见：SuKangBae等人发表在《NatureNanotechnology》上的文章“Roll-to-Rollproductionof30-inchgraphenefilmsfortransparentelectrodes”）。之后，在2013年，日本索尼公司也实现了大尺寸的石墨烯透明导电薄膜的制备，其制备出了最大长度约120m宽约230mm的石墨烯薄膜，这种石墨烯可以应用到柔性透明电极、柔性显示等领域，均表现出了较好的性能（参见：ToshiyukiKabayashi等人发表在《Appl.Phys.Lett.》上的文章“Productionofa100-m-longhigh-qualitygraphemetransparentconductivefilmbyroll-to-rollchemicalvapordepositionandtransferprocess”）。而国内的常州二维碳素科技股份有限公司和中科院重庆研究院以及北京大学等研究机构，也在几乎同一时间实现了大面积石墨烯薄膜的生产，但碳材料存在自身吸光强、接触电阻大弊端，这对高性能的透明导电材料来说是不可接受的。而金属纳米线就可以很好的避免上述问题，现在研究最多的金属纳米线主要包括银纳米线和铜纳米线，银纳米线具有很好的导电、导热和稳定性，被认为是非常有希望替代ITO的导电材料之一，但其成本较高，这使得终端产品的价格较高；而铜纳米线由于其具有和银纳米线类似的导电性，但其成本远远的低于银纳米线，因此，将铜纳米线作为一种高效的透明导电材料来研究是一种合理的选择，如（参见AaronR.Rathmell等人发表在《Adv.Mater.》上的文章“TheGrowthMechanismofCopperNanowiresandTheirPropertiesinFlexible，TransparentConductingFilms”。最终产品性能的好坏，很大程度取决于原材料的选择。同样的，铜纳米线的质量好坏也直接影响着透明导电电极的性能。而目前制备铜纳米线的主要方法包括：物理法和化学法，其中，化学法主要包括液相合成法，附加场辅助法等，如FeiMeng等人发表在《NanoLetters》上的文章“TheSolutionGrowthofCopperNanowiresandNanotubesisDrivenbyScrewDislocations”，其使用EDA为覆盖剂，水合肼为还原剂，使用硝酸铜为铜源，通过NaOH调节反应体系的pH，然后水热反应即可得到高质量的铜纳米线。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过调整反应工艺，提供一种球链状的铜纳米线的制备方法，并将其应用于透明导电电极的制备，克服现有的直线型铜纳米线接触电阻较大的问题。为了使本领域技术人员熟悉本专利技术的技术方案，现对本专利技术的技术方案进行如下详细描述。一种球链状的铜纳米线的制备方法，其包括以下步骤：步骤1：将铜盐溶解在去离子水中，然后再向其中加入等摩尔量的柠檬酸三钠，搅拌均匀；步骤2：将步骤1中的溶液pH调节为9-11，然后再加入适量的生长调节剂进行混合搅拌；步骤3：将步骤2中的溶液放置油浴锅中，并使油浴锅加热反应体系至一定温度进行反应；步骤4：当水浴锅的温度达到设定温度后，再向反应体系中加入适量的还原剂，并维持在该温度下反应5-8h；反应结束后，对其进行离心洗涤即可得到产物球链状的铜纳米线。优选的，本专利技术步骤1中的铜盐是指硫酸铜、硝酸铜、醋酸铜或氯化铜中的一种。优选的，本专利技术步骤2中pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙中的一种或几种。优选的，本专利技术步骤2中生长调节剂是指PVPK30和CTAB。优选的，本专利技术步骤3中一定温度是指110-120℃。优选的，本专利技术步骤4中所用的还原剂是指硼氢化钠、水合肼或其混合物。优选的，本专利技术步骤4中若使用的还原剂为硼氢化钠好水合肼的混合物，还需要添加适量的碱性物质。优选的，将本专利技术制备的球链状铜纳米线用于透明导电电极的制备。并采用四探针电阻仪和紫外可见光光谱仪测试其面电阻和透光率的性质。与现有技术相比，本专利技术取得了以下有益的技术效果：1）通过简单的液相合成法制备出了结构均匀的球链状铜纳米线；其直径在100nm左右，长径比远超过1000。主要是通过十六烷基胺作为生长封端剂，结合PVPK30和CTAB的复合生长调节剂的作用，实现球链状铜纳米线的制备。2）将该球链状铜纳米线用于透明导电电极的制备过程中，由于球链状铜纳米线相对直线型的铜纳米线具有更大的接触面积，其表现出了更好的光透过率和面电阻，也就是说，相对于线状的铜纳米线具有更好的性能表现。附图说明图1a图为本专利技术制备的球链状铜纳米线的SEM照片，b图为本专利技术对比例1制备的产物的SEM照片；图2本专利技术制备的球链状铜纳米线的在不同面积含量下的光透过率；图3本专利技术制备的球链状铜纳米线的在不同面积含量下的光透过率和面电阻复合图。具体实施方式以下结合具体实施例，对本专利技术进行详细说明。实施例1将5mM的硫酸铜和5mM的柠檬酸三钠溶解在60mL的去离子水（提前加入6.44g的十六烷基胺），然后向其中加入0.2g的PVPK30和CTAB搅拌，并使用氢氧化钠将混合溶液的pH调整为9；之后，将该混合溶液置于油浴锅中，设置油浴锅的加热温度为110℃，达到该温度后，立即向反应混合液中加入还原剂水合肼，然后维持在该温度下反应8h；反应结束后，使用异丙醇和正己烷的混合溶液对产物进行离心洗涤，便可得到目标产物球链状的铜纳米线。实施例2将5mM的硫酸铜和5mM的柠檬酸三钠溶解在60mL的去离子水（提前加入6.44g的十六烷基胺），然后向其中加入0.2g的PVPK30和CTAB搅拌，并使用氢氧化钾将混合溶液的pH调整为10；之后，将该混合溶液置于油浴锅中，设置油浴锅的加热温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种球链状的铜纳米线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将铜盐溶解在去离子水中，然后再向其中加入等摩尔量的柠檬酸三钠，搅拌均匀；步骤2：将步骤1中的溶液pH调节为9‑11，然后再加入适量的生长调节剂进行混合搅拌；步骤3：将步骤2中的溶液放置油浴锅中，并使油浴锅加热反应体系至一定温度进行反应；步骤4：当水浴锅的温度达到设定温度后，再向反应体系中加入适量的还原剂，并维持在该温度下反应5‑8h；反应结束后，对其进行离心洗涤即可得到产物球链状的铜纳米线。

【技术特征摘要】
1.一种球链状的铜纳米线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将铜盐溶解在去离子水中，然后再向其中加入等摩尔量的柠檬酸三钠，搅拌均匀；步骤2：将步骤1中的溶液pH调节为9-11，然后再加入适量的生长调节剂进行混合搅拌；步骤3：将步骤2中的溶液放置油浴锅中，并使油浴锅加热反应体系至一定温度进行反应；步骤4：当水浴锅的温度达到设定温度后，再向反应体系中加入适量的还原剂，并维持在该温度下反应5-8h；反应结束后，对其进行离心洗涤即可得到产物球链状的铜纳米线。2.根据权利要求1所述的一种球链状的铜纳米线的制备方法，其特征在于，步骤1的去离子水中还提前加入十六烷基胺作为生长封端剂。3.根据权利要求1所述的一种球链状的铜纳米线的制备方法，其特征在于，步骤1中的铜盐是指硫...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐少晨，韩勇，王杰，
申请(专利权)人：徐少晨，
类型：发明
国别省市：安徽,34