本發(fā)明涉及納米材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種銅納米線的制備方法。

背景技術(shù)：

一維金屬材料因其獨特的光學(xué)、電學(xué)、熱力學(xué)、機械和催化性能而在現(xiàn)代納米科學(xué)和納米技術(shù)中占據(jù)著重要的位置，但是高昂的制造成本和不穩(wěn)定的特性成為其在實際應(yīng)用中的一個主要瓶頸。銅元素作為地球上的高豐富廉價元素，是一維金屬材料中非常理想的商業(yè)化選項。因此，發(fā)展能應(yīng)用于未來低成本納米材料和納米器件的高單分散性、良好穩(wěn)定性以及耐氧性的一維銅納米線的需求是非常緊迫的。

銅納米線的制備方法主要為溶劑相合成法、氣相沉積法及模板誘導(dǎo)電沉積法。現(xiàn)階段，氣相沉積法和模板誘導(dǎo)電沉積法還不足以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，而溶劑相合成法制備的銅納米線則需要在產(chǎn)量和質(zhì)量之間進行抉擇，高產(chǎn)量合成方法制備的納米線往往質(zhì)量很差；而高質(zhì)量制備方法得到的納米線卻經(jīng)常受限于低的產(chǎn)率和產(chǎn)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種銅納米線的制備方法，本申請?zhí)峁┑姆椒珊炅恐苽涓哔|(zhì)量的銅納米線。

有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N銅納米線的制備方法，包括以下步驟：

a)，將銅源、葡萄糖、高級脂肪胺和水混合，得到混合乳液；

b)，將所述混合乳液加熱后反應(yīng)，得到第一階段產(chǎn)物；

c)，將所述第一階段產(chǎn)物加熱后反應(yīng)，得到銅納米線；

步驟b)中所述反應(yīng)的溫度為50～90℃，步驟c)中所述反應(yīng)的溫度為80～150℃，且步驟b)的反應(yīng)溫度低于步驟c)的反應(yīng)溫度。

優(yōu)選的，步驟b)中所述反應(yīng)的溫度為65～80℃，步驟c)中所述反應(yīng)的溫度為90～120℃。

優(yōu)選的，步驟b)中，所述反應(yīng)的時間為12～48h；步驟c)中，所述反應(yīng)的時間為12～48h。

優(yōu)選的，所述銅源與所述葡萄糖的摩爾比為(1～3)：1，所述銅源與高級脂肪胺的摩爾比為(1～5)：1，所述銅源與水的摩爾比為(1～5)：1。

優(yōu)選的，所述混合的溫度為20～50℃。

優(yōu)選的，步驟c)中，所述加熱在攪拌條件下進行，所述攪拌的速度為0～250轉(zhuǎn)/min。

優(yōu)選的，所述銅源選自二水合氯化銅、硝酸銅或無水氯化銅；所述高級脂肪胺為十六胺、十八胺和油胺中的一種。

優(yōu)選的，步驟c)中，所述反應(yīng)后還包括：

將得到的反應(yīng)液離心分離。

優(yōu)選的，所述離心分離的轉(zhuǎn)速為1000～5000轉(zhuǎn)/min。

本申請?zhí)峁┝艘环N銅納米線的制備方法，該方法首先將原料銅源、高級脂肪胺、葡萄糖與水混合，得到混合乳液，將混合乳液加熱后反應(yīng)，得到第一階段產(chǎn)物，將所述第一階段產(chǎn)物加熱后反應(yīng)，得到銅納米線；本申請利用分步反應(yīng)的手段，使大部分銅離子先轉(zhuǎn)化為銅納米點，再在銅納米點的基礎(chǔ)上完成后續(xù)反應(yīng)，從而使銅納米線的產(chǎn)率得到了提升。試驗結(jié)果表明，本申請?zhí)峁┑你~納米線的制備方法可一次性制備50g銅納米線，且銅納米線線徑均勻，長度幾十微米，長徑比可達700～1000。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1制備的銅納米線的掃描電子顯微鏡照片；

圖2為本發(fā)明實施例2制備的銅納米線的透射電子顯微鏡照片；

圖3為本發(fā)明實施例3制備的銅納米線的透射電子顯微鏡照片；

圖4為本發(fā)明制備得到的在大容量玻璃反應(yīng)釜中的銅納米線原液。

具體實施方式

為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。

本發(fā)明實施例公開了一種銅納米線的制備方法，包括以下步驟：

a)，將銅源、葡萄糖、高級脂肪胺和水混合，得到混合乳液；

b)，將所述混合乳液加熱后反應(yīng)，得到第一階段產(chǎn)物；

c)，將所述第一階段產(chǎn)物加熱后反應(yīng)，得到銅納米線；

步驟b)中所述反應(yīng)的溫度為50～90℃，步驟c)中所述反應(yīng)的溫度為80～150℃，且步驟b)的反應(yīng)溫度低于步驟c)的反應(yīng)溫度。

本申請?zhí)峁┝艘环N銅納米線的制備方法，該方法能夠一次合成宏量的銅納米線，且質(zhì)量較高。

具體的，本申請首先將原料混合，即將銅源、葡萄糖、高級脂肪胺與水混合，得到混合乳液；此過程中，所述銅源優(yōu)選為二水合氯化銅、硝酸銅或無水氯化銅，在某些具體實施例中，所述銅源優(yōu)選為二水合氯化銅；所述高級脂肪胺優(yōu)選為十六胺、十八胺或油胺，在某些實施例中，所述高級脂肪胺為十六胺。所述銅源與葡萄糖的摩爾比為(1～3)：1，在某些實施例中，所述銅源與葡萄糖的摩爾比為(1～2)：1。所述銅源與所述高級脂肪胺的摩爾比為(1～5)：1，在某些實施例中，所述銅源與所述高級脂肪胺的摩爾比(2～5)：1。所述銅源與水的摩爾比為(1～5)：1，在某些實施例中，所述銅源與所述水的摩爾比為(2～5)：1。為了使原料混合均勻，所述混合優(yōu)選采用攪拌分散的方式進行，所述混合的溫度優(yōu)選為20～50℃。

在原料混合之后，本申請將混合乳液加熱升溫至一個較低溫度反應(yīng)一段時間后，得到第一階段產(chǎn)物。此過程中，所述反應(yīng)的溫度為50～90℃，在某些實施例中，所述反應(yīng)的溫度為65～80℃，具體的，所述反應(yīng)的溫度可為65℃、70℃、75℃或80℃。所述反應(yīng)的時間優(yōu)選為12～48h，在某些實施例中，所述反應(yīng)的時間為24～36h。

在第一次反應(yīng)之后，本申請將得到的第一階段產(chǎn)物加熱后反應(yīng)，所述反應(yīng)的溫度為80～150℃，在某些實施例中，所述反應(yīng)的溫度為90～120℃，具體的，所述反應(yīng)的溫度為100℃、110℃、95℃或120℃。所述反應(yīng)的時間為12～48h，在某些實施例中，所述反應(yīng)的時間為24h～36h。本申請將傳統(tǒng)的銅納米線的制備分步進行反應(yīng)，此過程中，85％以上的銅離子首先被還原為5nm的銅納米點，然后再在銅納米點的基礎(chǔ)上完成后續(xù)反應(yīng)，得到了銅納米線，使其產(chǎn)率得到提高，至少提升了1.6倍。在上述過程中，若得到第一階段產(chǎn)物的反應(yīng)溫度過低，則銅納米點的轉(zhuǎn)化不充分，反應(yīng)溫度過高，則得不到銅納米點。若反應(yīng)的時間過長，則導(dǎo)致銅納米點繼續(xù)生長，最終影響銅納米線的產(chǎn)率。

本申請最后優(yōu)選將得到的反應(yīng)液進行離心分離，以除去多余的高級脂肪胺和部分副產(chǎn)物，得到包括有銅納米線的銅納米線原液。所述離心分離的轉(zhuǎn)速為1000～5000轉(zhuǎn)/min，在某些具體實施例中，所述離心分離的轉(zhuǎn)速為2000～4000轉(zhuǎn)/min。

本發(fā)明提供的銅納米線的制備方法可一次性制備50g高質(zhì)量銅納米線，其制備產(chǎn)量是現(xiàn)有技術(shù)中最大的，并且本發(fā)明的分步攪拌合成技術(shù)相對于一步合成或者不攪拌合成的產(chǎn)率有大幅度的提升。進一步的，由于本發(fā)明使用的是類似工業(yè)反應(yīng)釜的反應(yīng)器，因而很容易應(yīng)用于工業(yè)化規(guī)模的大量生產(chǎn)。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明制備的銅納米線線徑均勻，長度幾十微米，長徑比700～1000，具有非常好的應(yīng)用潛力。

為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的銅納米線的制備方法進行詳細說明，本發(fā)明的保護范圍不受以下實施例的限制。

實施例1

在50℃循環(huán)油浴下，在50l玻璃反應(yīng)釜中將342g二水合氯化銅、792g葡萄糖與2.7kg十六胺攪拌分散于40l去離子水中，得到的乳液分散后升溫至75℃反應(yīng)24h，然后再升溫至120℃150rpm攪拌反應(yīng)24h，最后2000rpm離心，收集得到50g銅納米線產(chǎn)物。

實施例2

在50℃循環(huán)油浴下，在50l玻璃反應(yīng)釜中將342g二水合氯化銅、396g葡萄糖與2.16kg十六胺攪拌分散于40l去離子水中，得到的乳液分散后升溫至70℃反應(yīng)24h，然后再升溫至100℃150rpm攪拌反應(yīng)24h，最后2000rpm離心，收集得到50g銅納米線產(chǎn)物。

實施例3

在50℃循環(huán)油浴下，在50l玻璃反應(yīng)釜中將85.5g二水合氯化銅、99g葡萄糖與0.54kg十六胺攪拌分散于40l去離子水中，得到的乳液分散后升溫至65℃反應(yīng)24h，然后再升溫至110℃150rpm攪拌反應(yīng)36h，最后2000rpm離心收集得到20g銅納米線產(chǎn)物。

圖1為本發(fā)明實施例1制備的銅納米線的掃描電子顯微鏡照片；圖2為本發(fā)明實施例2制備的銅納米線的透射電子顯微鏡照片；圖3為本發(fā)明實施例3制備的銅納米線的透射電子顯微鏡照片；圖4為本發(fā)明制備得到的在大容量玻璃反應(yīng)釜中的銅納米線原液。由圖1～圖3可知，本發(fā)明制備的銅納米線線徑均勻、長度幾十微米，長徑比可達700～1000；由圖4可以看出，由于使用類似工業(yè)反應(yīng)釜的反應(yīng)器，因而很容易擴大規(guī)模，應(yīng)用于工業(yè)化規(guī)模的大量生產(chǎn)。

以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。