一种高纯度铜纳米线及其制备方法

本发明属于纳米材料，具体涉及一种高纯度铜纳米线及其制备方法。

背景技术：

1、铜纳米线不仅具有银优良的导电性，由于纳米级别的尺寸效应，还具有优异的透光性和耐曲挠性，且其价格远远低于金和银等贵金属，是制备柔性电子器件理想的电极材料。

2、目前，利用水热还原法合成铜纳米线的方法多采用难溶于水的hda(angew.chem.2011,123,10748-10752)、oda(中国专利cn108695014b)、oa等长链烷基胺为封端剂，吸附在合成的铜纳米线表面的长链烷基胺难以去除，影响铜纳米线的导电性。在现有技术中，通过在水溶剂中加入醇类作为助溶剂来提高铜胺络合物的溶解度(中国专利cn115464133a)，其成本相对较高。

3、且在制备铜纳米线的过程中，由于不能控制成核的速率和晶种类型，会产生铜纳米颗粒或纳米立方体等副产物，造成产物的产率降低和团聚。制备的铜纳米线在应用前需要采用正己烷、氯仿等有机溶剂对其进行纯化(multiphase separation or coppernanowires.chem.commun.2016,52(78),11627-11630)，或在多元醇反应体系中通入氮气或者惰性气体并高温加热，排出溶剂中的水和氧气以获得高纯度的铜纳米线(中国专利cn114603130a)，操作不当容易造成安全隐患。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种高纯度铜纳米线及其制备方法，该制备方法具有环保、低成本、所得铜纳米线纯度高的特点。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、一种高纯度铜纳米线的合成方法，包括以下步骤：

4、(1)将十六烷基胺、铜源和葡萄糖加入水中，搅拌，得到混合溶液；

5、(2)将椰油酰胺丙基甜菜碱或含有椰油酰胺丙基甜菜碱的水溶液加入到混合溶液中，搅拌，得到混合物悬浊液；

6、(3)将混合物悬浊液加热进行反应，得到铜纳米线原液；

7、(4)将铜纳米线原液的沉淀物用洗涤后分散在有机溶剂，得到高纯度铜纳米线分散液。

8、优选的，步骤(1)中，所述混合溶液中，铜离子与十六烷基胺的摩尔比为1:(4～8)，铜离子与葡萄糖的摩尔比为1:(2～4)。

9、优选的，步骤(1)中，所述的铜源为硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、醋酸铜、乙酰丙酮铜和羧酸铜中的一种或多种。

10、优选的，步骤(1)中，搅拌时间为2～5小时。

11、优选的，步骤(2)中，所述混合物悬浊液中，十六烷基胺与椰油酰胺丙基甜菜碱的摩尔比为100:(1～4)。

12、优选的，步骤(2)中，搅拌时间为1～2小时。

13、优选的，步骤(3)中，加热温度为100～160℃，反应时间为2～24小时。

14、优选的，步骤(4)中，所述的有机溶剂为无水乙醇、异丙醇、正己烷和环己烷中的一种或多种。

15、优选的，步骤(4)中，洗涤具体是用去离子水和异丙醇分别洗涤多次。

16、采用所述的合成方法得到的高纯度铜纳米线。

17、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

18、本发明以水为溶剂体系，通过加入性能稳定且价格低廉的两性表面活性剂椰油酰胺丙基甜菜碱提高铜-烷基胺络合物在水溶液中的溶解度，在常温常压下形成分散良好的反应体系，在常压条件下进行反应，制得直径为20～50nm，长度为10μm以上的铜纳米线，几乎不含纳米颗粒，后续应用前无需纯化。与现有的合成铜纳米线的方法相比，本发明无需引入多元醇或者通入惰性气体，合成工艺简单，成本低，环保，安全性高。

19、进一步的，本发明通过优化椰油酰胺丙基甜菜碱的添加量，能得到直径合适、纯度高的铜纳米线。

技术特征：

1.一种高纯度铜纳米线的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高纯度铜纳米线的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合溶液中，铜离子与十六烷基胺的摩尔比为1:(4～8)，铜离子与葡萄糖的摩尔比为1:(2～4)。

3.根据权利要求1所述的高纯度铜纳米线的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的铜源为硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、醋酸铜、乙酰丙酮铜和羧酸铜中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的高纯度铜纳米线的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，搅拌时间为2～5小时。

5.根据权利要求1所述的高纯度铜纳米线的合成方法，其特征在于，步骤(2)中，所述混合物悬浊液中，十六烷基胺与椰油酰胺丙基甜菜碱的摩尔比为100:(1～4)。

6.根据权利要求1所述的高纯度铜纳米线的合成方法，其特征在于，步骤(2)中，搅拌时间为1～2小时。

7.根据权利要求1所述的高纯度铜纳米线的合成方法，其特征在于，步骤(3)中，加热温度为100～160℃，反应时间为2～24小时。

8.根据权利要求1所述的高纯度铜纳米线的合成方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的有机溶剂为无水乙醇、异丙醇、正己烷和环己烷中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的高纯度铜纳米线的合成方法，其特征在于，步骤(4)中，洗涤具体是用去离子水和异丙醇分别洗涤多次。

10.采用权利要求1～9任一项所述的合成方法得到的高纯度铜纳米线。

技术总结
本发明提供一种高纯度铜纳米线及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：(1)将十六烷基胺、铜源和葡萄糖加入水中，搅拌，得到混合溶液；(2)将椰油酰胺丙基甜菜碱或含有椰油酰胺丙基甜菜碱的水溶液加入到混合溶液中，搅拌，得到混合物悬浊液；(3)将混合物悬浊液加热进行反应，得到铜纳米线原液；(4)将铜纳米线原液的沉淀物用洗涤后分散在有机溶剂，得到高纯度铜纳米线分散液。本发明具有环保、低成本、所得铜纳米线纯度高的特点。

技术研发人员：刘健,林晓婷,苏舟,王洁,李美馨
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19