一种金属纳米线核壳结构的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属纳米线核壳结构的制备方法，本发明专利技术通过将金属纳米线样品及壳层前驱物用金属箔片密封，间歇性推入低压化学气相沉积系统，同时通入气体前驱物。使得金属纳米线在高温下保持形貌稳定，从而可以获得一种包裹有二维原子层六方氮化硼的金属纳米线，有助于大幅提高金属纳米线的稳定性，保护金属纳米线免受融化、氧化、钝化、刻蚀和腐蚀等损坏。

A preparation method of core-shell structure of metal nanowires

The invention discloses a preparation method of core-shell structure of metal nanowire. By sealing the metal nanowire sample and shell precursor with metal foil, the invention intermittently pushes into the low-pressure chemical vapor deposition system, and at the same time passes into the gas precursor. The metal nanowires can keep their morphology stable at high temperature, thus a kind of metal nanowire wrapped with two-dimensional atomic layer of hexagonal boron nitride can be obtained, which is helpful to greatly improve the stability of the metal nanowire and protect the metal nanowire from melting, oxidation, passivation, etching and corrosion.

【技术实现步骤摘要】
一种金属纳米线核壳结构的制备方法
本专利技术属于核壳结构纳米材料
，具体涉及一种金属纳米线核壳结构的制备方法。
技术介绍
随着各种柔性电子产品的逐渐普及，在光电子器件技术日益发展的同时，仍面临着许多未解决的难题。透明电作为光电子器件的重要组成部分之一，一直是研究者们青睐的探索主题。ITO(氧化铟锡)作为传统透明电极材料，由于金属铟的匮乏、价格昂贵、机械性能差，已无所满足柔性电子器件的需求，寻求新一代物美价廉的柔性电极材料迫在眉睫。目前，石墨稀、碳纳米管、金属纳米线等众多透明电极材料正被广泛研究，其中金属纳米线凭借着低成本同时具备着高柔性以及优良的光电特性而备受关注。然而，纳米尺度的金属纳米线稳定性差，在高温、高湿度、高酸碱度的情况下极易出现融化、氧化、钝化、刻蚀和腐蚀等损坏现象，严重影响金属纳米线在柔性电子器件方面的应用。通常，主要通过包裹保护层来提高金属纳米线的稳定性，如石墨烯、有机聚合物(牺牲导电性和透光率)。本案提供一种金属纳米线包裹二维原子层六方氮化硼壳核结构的制备方法，本专利技术通过将金属纳米线样品及六方氮化硼前驱物用金属箔片密封，间歇性推入低压化学气相沉积系统，同时通入气体前驱物，从而可以获得一种包裹有二维原子层六方氮化硼的金属纳米线。原子层厚度的六方氮化硼材料具有优异的热稳定性、化学稳定性、机械性和高的光透过率，在保证金属纳米线机械性能和光电性能的同时大幅提高金属纳米线的稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种金属纳米线核壳结构的制备方法。本专利技术的技术方案如下：一种金属纳米线核壳结构的制备方法，包括如下步骤：(1)将金属铜箔将壳层前驱物与核心金属纳米线包裹；该核心金属纳米线通过化学法合成，并转移在目标衬底上；(2)将壳层前驱物置于低压化学气相沉积系统的石英管的低温区，并将步骤(1)所得的物料置于低压化学气相沉积系统的石英管的高温区的末端，该末端为远气源位置，且该末端的温度远远低于高温区；(3)将上述石英管内抽真空并保持，然后对该石英管进行加热，待低温区温度达到60-300℃，高温区温度达到600-1000℃时，通过气源通入载气，载气的流量为10-500sccm，将壳层前驱物的气体载入高温区；(4)在通入载气的同时，将步骤(1)所得的物料通过低压化学气相沉积系统的磁力杆装置从上述高温区的末端推入高温区，于高温区停留10-300s后，再拉至高温区的末端，冷却60-300s，重复该步骤1-12次；(5)通过气源向石英管内通入流量为10-500sccm的保护气体进行降温处理，直至室温，即成。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述壳层前驱物为氮化硼、氮化镓、氮化铝、铝镓氮、氧化硼、氧化镓、氧化锌、二硫化钨和二硫化钼的前驱物中的至少一种在本专利技术的一个优选实施方案中，所述核心金属纳米线的材质为银纳米线、铜纳米线、镍纳米线、铁纳米线、铂纳米线、金纳米线和合金纳米线中的至少一种。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述金属箔为银箔、铜箔、镍箔、铁箔、铂箔、金箔和合金箔中的至少一种。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述目标衬底为石英玻璃、Si片、SiO2片、玻璃片、云母片或蓝宝石片。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述步骤(2)中，将所述石英管内抽真空至10-3Torr以下。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述载气为氢气、氩气、氮气和氨气中的至少一种。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述保护气体为氢气、氩气、氮气和氨气中的至少一种。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述核心纳米线为铜纳米线，所述壳层为六方氮化硼，所述壳层前驱物为硼烷氨，所述金属箔为铜箔，所述目标衬底为石英玻璃，所述载气和保护气体均为氢气和氩气的混合气体。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过将金属纳米线样品及六方氮化硼前驱物用金属箔片密封，间歇性推入低压化学气相沉积系统，同时通入气体前驱物。使得金属纳米线在高温下保持形貌稳定，从而可以获得一种包裹有二维原子层六方氮化硼的金属纳米线，有助于大幅提高金属纳米线的稳定性，保护金属纳米线免受融化、氧化、钝化、刻蚀和腐蚀等损坏。附图说明图1为本专利技术实施例1的Cu纳米线包裹二维材料六方氮化硼的结构示意图；图2为本专利技术实施例1的Cu纳米线压印至石英玻璃上的实物图；图3为本专利技术实施例1的低压化学气相沉积系统的石英管的结构示意图；图4为本专利技术实施例1的Cu纳米线包裹二维材料六方氮化硼之后的扫描电子显微镜图；图5为本专利技术实施例1的Cu纳米线包裹二维材料六方氮化硼之后的透射电子显微镜图；图6为本专利技术实施例1的Cu纳米线包裹二维材料六方氮化硼之后的X射线光电子能谱；图7为本专利技术实施例1的Cu纳米线包裹二维材料六方氮化硼之后，在85℃、96％湿度环境下的抗氧化性分析。图8为本专利技术实施例1中包裹二维六方氮化硼的Cu纳米线与包裹石墨烯的Cu纳米线的稳定性对比图。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术的技术方案进行进一步的说明和描述。实施例1一种纳米线核壳结构的制备方法，包括如下步骤：(1)将Cu箔将5-50mg硼烷氨与Cu纳米线包裹；该Cu纳米线通过化学法合成，并压印在石英玻璃衬底上，如图2所示；(2)将5-20mg硼烷氨置于如图3所示的低压化学气相沉积系统的石英管的低温区，并将步骤(1)所得的物料置于低压化学气相沉积系统的石英管的高温区的末端，该末端为远气源位置，且该末端的温度远远低于高温区；(3)将上述石英管内抽真空至10-3Torr并保持，然后对该石英管进行加热，待低温区温度达到60-120℃，高温区温度达到600-1000℃时，通过气源通入H2和Ar(体积比1∶5)作为载气，载气的流量为10-500sccm，将壳层前驱物的气体载入高温区；(4)在通入载气的同时，将步骤(1)所得的物料通过低压化学气相沉积系统的磁力杆装置从上述高温区的末端推入高温区，此时Cu箔包裹的硼烷氨在高温下蒸发分解，在Cu纳米线表面反应生长二维六方氮化硼，于高温区停留10-120s后，再拉至高温区的末端，冷却60-300s，重复该步骤1-12次，上述停留的时间、冷却的时间和重复次数需要严格控制，以抑制Cu纳米线的损坏；(5)通过气源向石英管内通入流量为10-500sccm的H2和Ar(体积比1∶5)作为保护气体进行降温处理，直至室温，即制成如图1所示的所述纳米线核壳结构。本实施例中，Cu箔包裹Cu纳米线，Cu箔在高温下蒸发出Cu蒸汽，抑制Cu纳米线的损坏，催化硼烷氨的分解与二维六方氮化硼的合成；同时，Cu箔包裹硼烷氨，硼烷氨在高温区迅速蒸发，在载气带动下包裹于Cu纳米线表面，抑制Cu纳米线的损坏并反应生长二维六方氮化硼。图4为本实施例制得的纳米线核壳结构，即已包裹二维六方氮化硼之后的Cu纳米线的扫描电子显微镜图像，包裹之后Cu纳米线具有完好的形态。...

【技术保护点】
1.一种金属纳米线核壳结构的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：/n(1)将金属铜箔将壳层前驱物与核心金属纳米线包裹；该核心金属纳米线通过化学法合成，并转移在目标衬底上；/n(2)将壳层前驱物置于低压化学气相沉积系统的石英管的低温区，并将步骤(1)所得的物料置于低压化学气相沉积系统的石英管的高温区的末端，该末端为远气源位置，且该末端的温度远远低于高温区；/n(3)将上述石英管内抽真空并保持，然后对该石英管进行加热，待低温区温度达到60-300℃，高温区温度达到600-1000℃时，通过气源通入载气，载气的流量为10-500sccm，将壳层前驱物的气体载入高温区；/n(4)在通入载气的同时，将步骤(1)所得的物料通过低压化学气相沉积系统的磁力杆装置从上述高温区的末端推入高温区，于高温区停留10-300s后，再拉至高温区的末端，冷却60-300s，重复该步骤1-12次；/n(5)通过气源向石英管内通入流量为10-500sccm的保护气体进行降温处理，直至室温，即成。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属纳米线核壳结构的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将金属铜箔将壳层前驱物与核心金属纳米线包裹；该核心金属纳米线通过化学法合成，并转移在目标衬底上；
(2)将壳层前驱物置于低压化学气相沉积系统的石英管的低温区，并将步骤(1)所得的物料置于低压化学气相沉积系统的石英管的高温区的末端，该末端为远气源位置，且该末端的温度远远低于高温区；
(3)将上述石英管内抽真空并保持，然后对该石英管进行加热，待低温区温度达到60-300℃，高温区温度达到600-1000℃时，通过气源通入载气，载气的流量为10-500sccm，将壳层前驱物的气体载入高温区；
(4)在通入载气的同时，将步骤(1)所得的物料通过低压化学气相沉积系统的磁力杆装置从上述高温区的末端推入高温区，于高温区停留10-300s后，再拉至高温区的末端，冷却60-300s，重复该步骤1-12次；
(5)通过气源向石英管内通入流量为10-500sccm的保护气体进行降温处理，直至室温，即成。


2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述壳层前驱物为氮化硼、氮化镓、氮化铝、铝镓氮、氧化硼、氧化镓、氧化锌、二硫化钨和二硫化钼的前驱物中的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡端俊，刘国振，王跃锦，王君，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35