用于制备铜纳米颗粒的方法及用该方法制备的铜纳米颗粒技术

本发明专利技术涉及一种用于制备铜纳米颗粒的方法以及如此制备的铜纳米颗粒，尤其是，涉及一种用于制备铜纳米颗粒的方法，其中该方法包括通过将一种或多种选自由ＣｕＣｌ↓［２］、Ｃｕ（ＮＯ↓［３］）↓［２］、ＣｕＳＯ↓［４］、（ＣＨ↓［３］ＣＯＯ）↓［２］Ｃｕ和Ｃｕ（ａｃａｃ）↓［２］（乙酰乙酸铜）组成的组中的铜盐与脂肪酸混合并溶解而生产混合物；以及通过加热使该混合物反应。根据本发明专利技术，在没有设计前体材料的情况下在非水体系中，使用普通的铜盐作为铜前体材料，可以以均匀的尺寸和高的浓度合成铜纳米颗粒。本发明专利技术不仅是环境友好的，而且是经济的，因为不需要很昂贵的设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于制备铜纳米颗粒的方法以及使用该方法 制备的铜纳米颗粒。
技术介绍
利用喷墨的无接触直接书写技术提供了使材料和生产时间缩 减的优点，因为它可以在精确的位置上喷射出精确量的油墨。为了 在工业应用中引入该喷墨方法，应该开发相应的油墨。然而，目前， 除了 一种银纳米油墨外，没有用于金属布线的金属油墨。银纳米颗粒，其是银纳米油墨的主要成分，不仅具有化学稳定 性而且具有极好的导电性，所以其作为用于金属布线的油墨材料得 到了关注。并且，因为许多合成方法是已知的，因此包括银纳米颗 粒的贵金属纳米颗粒很容易被合成，并且它们的工业应用性被提 高。尽管存在这些优点，但已知的是，在银的情况下，容易发生原子迁移或离子迁移或电化学迁移。这种离子迁移受温度、湿度、以及电场强度等影响。一4S:而言，离子迁移在高温、高湿度下发生， 这进一步诱发导线间的短^各并且l是高故障率。当电场强度^皮;微型布 线增强时，离子迁移的可能性被增大。实验上，离子迁移的趋势是Ag+〉Pb2+>Cu2+>Sn2+>Au+。考虑到 离子迁移的趋势，金可以是最好的选择，但其成本太高。另一方面， 考虑到电导率和成本，铜可以成为另一好的选4奪。目前，与电有关 的部件的导线由大量铜组成。因此，如果开发出铜纳米油墨，那么 可以解决银纳米油墨的离子迁移。方法主要使用高温气相工艺，如热蒸发或热等离子体。虽然这些工 艺容易合成铜和其它金属，但合成的铜颗粒的表面不能用有机分散 剂进行处理。因此，它需要再分散并且引起可分散性降低，所以它 不能用作纳米油墨。同样，高温气相法只能合成尺寸大于几十纳米 的颗粒和宽范围的颗粒粒度分布的颗粒。最近，已经^提出一种^f吏用溶液合成铜纳米颗粒的合成方法。在 水系的情况下，该方法包括4吏用月交体或PVP的方法。然而，在使用 胶束的情况下，以大规模生产来生产铜纳米颗粒是不可能的，因为 每批量可以使用的铜前体的浓度很低。作为制备尺寸小于几十纳米的铜纳米颗粒的方法，已众所周知 的是，由O，Brein等提出的TDMA (金属乙酸盐的热分解)。该方 法是金属乙酸盐如Mn(CH3C02)2、 Cu(CH3C02)在油酸中的热分解， 其中油酉交起〉容剂和帽^b分子(capping molecular)的作用。在4同纟内 米颗粒的情况下，{吏用三辛胺的实例同时/>布于J. Am. Chem. Soc.2005中。同样，Hyeon组/>布了 4吏用乙酰乙酸铜(Cu(acac)2 )在油胺中热分解的铜颗粒合成法。这些方法是在溶液中使用高温热 分解的实例。近来，在4吏用 CVD 前体i殳计技术 (KR Patent No.10-2005-35606 )来设计铜前体后，已经才艮道了使用热分解来制 备铜纳米颗粒的方法。其具有的一个优点是铜纳米颗粒可以在4氐于 20(TC的低温下通过热分解来合成。然而，它需要新的前体设计和 高的制造成本。传统的高温气相工艺对于合成几十纳米的颗粒是有利的，然 而，不能合成具有分散能力的颗粒并且还需要高成本的真空设备。 同样，传统的液相方法经过高温工艺需要大量的能量消耗，所以它 不适合于大规模生产。在使用CVD体系前体的情况下，不能使用 商品化的金属盐，与^f吏用的高成本前体一样，这是大规3莫生产中的 另外的缺点。
技术实现思路
考虑到上述的问题，完成了本专利技术。本专利技术提供了一种用于制 备铜纳米颗粒的方法，该方法包括通过在脂肪酸中离解(或解离， dissociate ) —种或多种选自由CuCl2 、 Cu(N03)2 、 CuS04 、 (CH3COO)2Cu和Cu(acac)2 (乙酰乙酸铜)组成的组的铜盐来生产 一种混合物；以及通过加热4吏该混合物反应。根据本专利技术的一个具体实施方式，脂肪酸可以包括一种或多种 选自由多种々包和脂肪酸(CnH2n02 )、多种油酸(CnH2n_202 )、亚油酸 (CnH2n-402 )、多种亚麻酸(CnH2n—602 )和多种高度不々包和酸 (CnH2n.302、 CnH2n-1()02、 CnH2n-1202) (n是10-18的整数)组成的 组中的4匕合物。同样在这里，脂肪酸可以包括一种或多种选自由十二 (烷)酸(C H23COOH)、油酸(CnH33COOH)、十六(烷)酸(C15H33COOH ) 和十四(烷)酸(C13H27COOH)组成的组中的化合物。这里，脂肪酸可以以相对于铜盐为2至10的摩尔比混合。根据本专利技术的 一个具体实施方式，可以向混合物中进一步加入 具有3至18个碳数的伯脂肪胺。这里，伯脂肪胺可以是油胺或丁 胺。同样这里，伯脂肪胺可以以相对于铜盐为1至10的摩尔比力口入。根据本专利技术的一个具体实施方式，可以向混合物中进一步加入 一种或多种选自由甲苯、二甲苯、氯仿、二氯甲烷、己烷、十四(石友) 烷和十八(碳)烯组成的组中的非极性溶剂。这里，可以加入相对 于100重量^f分的铜盐为200至1000重量^f分的非纟及性:容剂。这里，加热温度可以是50至300。C,同样在这里，当不使用还 原剂进4亍热还原时，力口热温度可以是150至300。C。这里，在混合物反应后，可以进一步包括将至少一种选自由 NaBH4 、 LiBH4 、 KBH4 、石朋氪4匕四丁 4妄(tetrabutylammonium borohydride )、 N2H4、 PhHNNH2、 NH3-BH3、 (CH3)3N-BH3、曱酸盐 和NaH2P02纟且成的纟且中的还原剂加入到混合物中，以及通过力口热4吏 混合物反应。这里，在加入还原剂之前，加热温度可以是50至110 °C 。 这里，还原剂可以以相对于铜盐为1至6的摩尔比加入。 这里，最纟冬混合物的力口热温度可以是50至15(TC。这里，铜纳米颗粒的尺寸是5至40nm。本专利技术的另 一 方面可以提供通过上述提出的用于制备铜纳米 颗粒的方法制备的铜纳米颗粒，其中该铜纳米颗粒的表面包括作为 帽化分子的脂肪酸。这里，脂肪酸可以是相对总重量的5至40重量％。本专利技术的另外的方面和优点将在随后的描述中部分地陈述，并 且部分地将会,人描述中显而易见，或可以通过实施本专利技术而获知。附图说明通过以下结合附图的具体实施方式的描述，本专利技术的这些和/ 或其它方面以及优点将变得显而易见并更容易理解，在附图中图1是表示根据本专利技术实施例1制备的铜纳米颗粒的PXRD(粉 末X-射线衍射)末X-射线衍射)图；以及图3是根据本专利技术实施例2制备的铜纳米颗粒的TEM图像。 具体实施例方式在下文中，将详细描述用于制备铜纳米颗粒的方法和由才艮据本 专利技术制备的铜纳米颗粒的优选的具体实施方式。在本专利技术中，为了在不设计前体材料的情况下生产铜纳米颗 粒，在非水体系中使用普通的铜盐作为铜前体材料以高浓度和均匀 尺寸的铜纳米颗粒来合成铜纳米颗粒。根据本专利技术的一个具体实施方式，本专利技术提供了一种用于生产铜纳米颗4立的方法，该方法包4舌通过在脂肪酸中离解(或解离) 一种或多种选自由CuCl2、 Cu(N03)2、 CuS04、 (CH3COO)2Cu和 Cu(acac)2 (乙酰乙酸铜)ia成的《且中的4同盐而生产一种混合物；以 及通过力口热 <吏{亥;'昆合净勿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备铜纳米颗粒的方法，所述方法包括：　　　　通过将一种或多种选自由ＣｕＣｌ↓［２］、Ｃｕ（ＮＯ↓［３］）↓［２］、ＣｕＳＯ↓［４］、（ＣＨ↓［３］ＣＯＯ）↓［２］Ｃｕ和Ｃｕ（ａｃａｃ）↓［２］（乙酰乙酸铜）组成的组中的铜盐离解到脂肪酸中而生产一种混合物；以及　　　　通过加热使所述混合物反应。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李贵钟，郑在祐，李永日，全炳镐，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]