本申請涉及納米材料制備領(lǐng)域，尤其是涉及一種納米銅棒的高效制備方法及納米銅棒。

背景技術(shù)：

1、納米銅線/納米銅棒以其良好的導電性和及較貴金屬銀更低的成本，而在電子器件領(lǐng)等域具有廣泛應(yīng)用。區(qū)別于顆粒狀/片狀的銅粉，線狀/纖維狀的納米銅線在分級上難度更大、成本更高，尋求可精準控制納米銅線的形態(tài)及尺寸的制備方法一直是本領(lǐng)域研究方向之一。

2、相關(guān)技術(shù)公開的一種液相法合成銅納米線的方法，以硝酸銅為前驅(qū)物，在堿性條件下、利用水合肼為還原劑、乙二胺為保護劑，60℃條件下合成(yu?chang；mei?ling?lye；hua?chun?zeng,large-scale?synthesis?ofhigh-qualityultra?long?coppernanowires.langmuir:theacsjournal?ofsurfaces?and?colloids2005,21,3746-3748)。但該種方法需要精準控制物料比例，其在高乙二胺/cu2+比例條件下制得的是顆粒狀/片狀的銅粒而非線狀/纖維狀的納米銅棒，要精準控制產(chǎn)物形態(tài)及尺寸仍存在難度，且該種方法加入氫氧化鈉配置的高堿度反應(yīng)體系也增加了反應(yīng)廢水中鹽堿濃度，增加了廢水處理成本。

3、因而，如何精準控制合成納米銅棒的形態(tài)及尺寸仍是本領(lǐng)域待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了精準控制納米銅線的形態(tài)及尺寸，第一方面，本發(fā)明提供一種納米銅棒的高效制備方法，具體采用如下技術(shù)方案。

2、一種納米銅棒的高效制備方法，包括如下步驟：

3、s1、配制cu2+濃度為0.5-2mol/l、cl-濃度為1-5mol/l、ph≤7的銅源水溶液：

4、s2、向步驟s1所得銅源水溶液加入至少一種由通式h2n-x-nh2所示的二元胺并分散均勻，x獨立地表示c2-c10烴基或c6-c10芳基，得前驅(qū)體溶液；cu2+與二元胺的摩爾比為1:(0.2-0.3)；

5、s3、向步驟s2所得前驅(qū)體溶液加入水合肼并分散均勻，得反應(yīng)溶液；

6、s4、以5-10℃/min的升溫速率將步驟s3所得反應(yīng)溶液升溫至160℃，保溫反應(yīng)至少4h，冷卻，分離得到直徑為300-850nm納米銅棒。

7、通過采用上述技術(shù)方案，可精準控制制備的納米銅線的形態(tài)及尺寸，所得成品納米銅線中幾乎不含有球形/片狀顆粒，納米銅線直徑300-850nm，后續(xù)應(yīng)用時無需進行額外地分級。反應(yīng)體系無需摻入氫氧化鈉等堿劑調(diào)節(jié)ph值至7以上，大幅度降低了反應(yīng)廢液中鹽堿濃度，利于廢液處理。同時，經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)反應(yīng)體系中氯離子和二元胺同時存在時，以5-10℃/min升溫至160℃反應(yīng)至少4h制得的納米銅線尺寸均一度好且?guī)缀鯚o球形/片狀顆粒。

8、進一步地，步驟s1銅源水溶液中，二價銅離子與氯離子摩爾比為1:(0.8-1.2)。二價銅離子與氯離子摩爾比在前述范圍時，更利于控制納米銅線的形態(tài)及尺寸。具體地，二價銅離子與氯離子摩爾比可以是1:0.8、1:0.9、1:1、1:1.1、1:1.2等。

9、進一步地，步驟s1銅源水溶液由含有氯化銅的水溶性銅鹽溶于水制得。以氯化銅溶于水直接制備含銅離子和氯離子的銅源水溶液操作更簡單，相應(yīng)地也可以用氯化銅和其他銅鹽復配配制銅源水溶液，或者摻入適量氯化鈉等不參與反應(yīng)的水溶性氯鹽調(diào)控銅源水溶液中氯離子濃度。

10、進一步地，x表示取代或未取代的直鏈烷基。y可以表示取代或未取代的二價烷基，作為示例二元胺可以是乙二胺、丙二胺、丁二胺等。

11、進一步地，x表示-ch2-ch2-。

12、進一步地，所述二元胺含至少一種由通式h2n-y-nh2所示的二元胺a，y獨立地表示表示c2-c10烴基；和至少一種由通式h2n-z-nh2所示的二元胺b，z獨立地表示c6-c10芳基。芳基二元胺和脂肪基二元胺協(xié)同調(diào)控納米銅線形態(tài)及尺寸的效果更佳。z可以表示c6-c10取代/位取代的二價芳基，比如苯基、甲基苯基、萘基等，作為示例二元胺b可以是鄰苯二胺、1,8-萘二胺、1,3萘二胺等。

13、進一步地，步驟s2，加入二元胺并分散均勻后，將溶液升溫至75-85℃并持續(xù)攪拌0.5-1.5h。

14、進一步地，步驟s3，加入的水合肼量與cu2+的摩爾比為(2-6):1。水合肼量與cu2+的摩爾比可以是2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1等。

15、進一步地，步驟s4，反應(yīng)液冷卻至室溫后，以5000rpm轉(zhuǎn)速離心5min，用去離子水和乙醇交替洗滌，再離心分離納米銅棒，干燥，得到成品納米銅棒。

16、第二方面，本發(fā)明提供一種納米銅棒，其通過前述方法制得，直徑為300-850nm，成品中幾乎不含有球形/片狀顆粒，且納米銅線的尺寸均勻，后續(xù)無需分級即可應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種納米銅棒的高效制備方法，其特征在于包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銅棒的高效制備方法，其特征在于：步驟s1銅源水溶液中，二價銅離子與氯離子摩爾比為1:(0.8-1.2)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米銅棒的高效制備方法，其特征在于：步驟s1銅源水溶液由含有氯化銅的水溶性銅鹽溶于水制得。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銅棒的高效制備方法，其特征在于：x表示取代或未取代的直鏈烷基。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米銅棒的高效制備方法，其特征在于：x表示-ch2-ch2-。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米銅棒的高效制備方法，其特征在于：所述二元胺含至少一種由通式h2n-y-nh2所示的二元胺a，y獨立地表示表示c2-c10烴基；和至少一種由通式h2n-z-nh2所示的二元胺b，z獨立地表示c6-c10芳基。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的納米銅棒的高效制備方法，其特征在于：步驟s2，加入二元胺并分散均勻后，將溶液升溫至75-85℃并持續(xù)攪拌0.5-1.5h。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的納米銅棒的高效制備方法，其特征在于：步驟s3，加入的水合肼量與cu2+的摩爾比為(2-6):1。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的納米銅棒的高效制備方法，其特征在于：步驟s4，反應(yīng)液冷卻至室溫后，以5000rpm轉(zhuǎn)速離心5min，用去離子水和乙醇交替洗滌，再離心分離納米銅棒，干燥，得到成品納米銅棒。

10.一種納米銅棒，由權(quán)利要求1-9任一項所述方法制得。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種納米銅棒的高效制備方法及納米銅棒。制備方法包括步驟：S1、配制Cu<supgt;2+</supgt;濃度為0.5?2mol/L、Cl<supgt;?</supgt;濃度為1?5mol/L、pH≤7的銅源水溶液：S2、向步驟S1所得銅源水溶液加入至少一種由通式H<subgt;2</subgt;N?X?NH<subgt;2</subgt;所示的二元胺并分散均勻，X獨立地表示C2?C10烴基或C6?C10芳基，得前驅(qū)體溶液；Cu<supgt;2+</supgt;與二元胺的摩爾比為1:(0.2?0.3)；S3、向步驟S2所得前驅(qū)體溶液加入水合肼并分散均勻，得反應(yīng)溶液；S4、以5?10℃/min的升溫速率將步驟S3所得反應(yīng)溶液升溫至160℃，保溫反應(yīng)至少4h，冷卻，分離得到直徑為300?850nm的納米銅棒。該方法可精準控制納米銅棒形態(tài)尺寸，且具有較高的收率，適于批量化工業(yè)生產(chǎn)。本發(fā)明相應(yīng)本發(fā)明提供一種由該方法制得的納米銅棒。

技術(shù)研發(fā)人員：蔡世昌,馮朝帥,張寒露,丁龍豪,陳杰,葉香君,張猛,劉成,孫光輝
受保護的技術(shù)使用者：濟源星翰新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2