一种多维铜纳米线材料的制备方法与流程

本发明属于纳米铜制造技术领域，特别是涉及一种多维铜纳米线材料的制备方法。

背景技术：

铜纳米线具有较高的电导率，在微电子器件、化学或生物传感器等方面具有潜在的应用前景，已引起国内外广泛的关注。纳米铜具有超塑延展性，在室温下可拉长50多倍而不出现裂纹，作为一种新型的纳米结构——纳米铜线薄膜，能够代替ITO(掺锡氧化铟)薄膜，可大大降低手机、电子阅读器和iPad等显示器的制造成本，因此引起越来越多的人研究关于铜纳米线的制备方法。

现有技术中专利申请号为201410014003.0中公开了一种氧化亚铜纳米线多孔薄膜及其制备方法和应用，以硫氰酸亚铜薄膜为前体，可以制备氧化亚铜纳米线多孔薄膜；专利申请号为201410018809.7中公开了一种氧化亚铜纳米线材料及其简易制备方法,在超声波作用下，硫氰酸亚铜粉末也可以与碱溶液反应制备氧化亚铜纳米线材料。之后的研究发现，专利申请号为201410031465.3中公开了一种氧化亚铜纳米线材料的制备方法，如果采用相对较浓的碱溶液，即使不用超声波，也可以使硫氰酸亚铜粉末转变成氧化亚铜纳米线材料。以上方法过程相对复杂，所用材料昂贵，而且氧化亚铜反应活性相对于金属铜来说几乎没有催化反应活性。且无法进行大规模的批量生产，导致制造出来的产品价格较高。

因此，有必要提供一种新的多维铜纳米线材料的制备方法来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种多维铜纳米线材料的制备方法，其工艺简单，且能够实现批量生产，降低了成本。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种多维铜纳米线材料的制备方法，包括以下步骤，

1)以金属铜质材料为前体，在空气中通过培烧获得多维氧化亚铜纳米线，培烧温度为200～800℃，培烧时间为0.5～12小时；

2)通过电化学还原或者化学还原的方法将所述多维氧化亚铜纳米线还原得到金属铜纳米线。

进一步的，所述前体可采用铜网、铜片或金属铜泡沫等铜质材料。

进一步的，所述电化学还原的操作步骤包括，

1)将所述多维氧化亚铜纳米线设为工作电极；

2)石墨或铂作为对电极；

3)银/氯化银作为参比电极；

4)硫酸钠或其他盐溶液作为电解质，加偏电压控制在-0.3～0.8V，直到所有所述多维氧化亚铜纳米线还原成所述金属铜纳米线。

进一步的，所述化学还原的操作步骤包括将所述多维氧化亚铜纳米线在氢气中培烧，培烧温度控制在100～300℃，培烧时间0.5～3小时，直到所有所述多维氧化亚铜纳米线还原成所述金属铜纳米线。

与现有技术相比，本发明一种多维铜纳米线材料的制备方法的有益效果在于：通过控制温度和培烧时间生产不同形态的氧化亚铜纳米线；通过不同的还原方式可制备成不同催化活性的金属铜纳米线；本发明制备工艺简单，易形成大规模的批量生产模式，大大降低了成本。通过本发明的制备方法生产出的铜纳米线的长度为5～60um，直径为50～100nm。

【附图说明】

图1为本发明备出的铜纳米线的低分辨率SEM图像；

图2为本发明制备出的铜纳米线的高分辨率SEM图像。

【具体实施方式】

实施例一

本实施例为多维铜纳米线材料的制备方法，其包括以下步骤：

1)以金属铜质材料为前体，如铜网、铜片或金属铜泡沫等，在空气中通过培烧获得多维氧化亚铜纳米线，培烧温度为200℃，培烧时间为0.5小时；

2)将多维氧化亚铜纳米线设为工作电极，石墨或铂作为对电极，银/氯化银作为参比电极(或其他类似参比电极)，硫酸钠或其他盐溶液作为电解质，加偏电压控制在-0.3～0.8V，直到所有氧化亚铜纳米线还原成金属铜纳米线。

本实施例中，前体材料优选为金属铜泡沫。

实施例二

本实施例为多维铜纳米线材料的制备方法，其包括以下步骤：

1)以金属铜质材料为前体，如铜网、铜片或金属铜泡沫等，在空气中通过培烧获得多维氧化亚铜纳米线，培烧温度为200℃，培烧时间为8小时；

2)将多维氧化亚铜纳米线在氢气中培烧，培烧温度控制在100～300℃，培烧时间0.5～3小时，直到所有氧化亚铜纳米线还原成金属铜纳米线。

本实施例中，前体材料优选为金属铜泡沫。

实施例三

本实施例为多维铜纳米线材料的制备方法，其包括以下步骤：

1)以金属铜质材料为前体，如铜网、铜片或金属铜泡沫等，在空气中通过培烧获得多维氧化亚铜纳米线，培烧温度为200℃，培烧时间为12小时；

2)将多维氧化亚铜纳米线设为工作电极，石墨或铂作为对电极，银/氯化银作为参比电极(或其他类似参比电极)，硫酸钠或其他盐溶液作为电解质，加偏电压控制在-0.3～0.8V，直到所有氧化亚铜纳米线还原成金属铜纳米线。

本实施例中，前体材料优选为金属铜泡沫。

实施例四

本实施例为多维铜纳米线材料的制备方法，其包括以下步骤：

1)以金属铜质材料为前体，如铜网、铜片或金属铜泡沫等，在空气中通过培烧获得多维氧化亚铜纳米线，培烧温度为600℃，培烧时间为0.5小时；

2)将多维氧化亚铜纳米线在氢气中培烧，培烧温度控制在100～300℃，培烧时间0.5～3小时，直到所有氧化亚铜纳米线还原成金属铜纳米线。

本实施例中，前体材料优选为金属铜泡沫。

实施例五

本实施例为多维铜纳米线材料的制备方法，其包括以下步骤：

1)以金属铜质材料为前体，如铜网、铜片或金属铜泡沫等，在空气中通过培烧获得多维氧化亚铜纳米线，培烧温度为600℃，培烧时间为8小时；

2)将多维氧化亚铜纳米线设为工作电极，石墨或铂作为对电极，银/氯化银作为参比电极(或其他类似参比电极)，硫酸钠或其他盐溶液作为电解质，加偏电压控制在-0.3～0.8V，直到所有氧化亚铜纳米线还原成金属铜纳米线。

本实施例中，前体材料优选为金属铜泡沫。

如附图1、2所示为本实施例制得的铜纳米线的低分辨率与高分辨率的SEM图像。

实施例六

本实施例为多维铜纳米线材料的制备方法，其包括以下步骤：

1)以金属铜质材料为前体，如铜网、铜片或金属铜泡沫等，在空气中通过培烧获得多维氧化亚铜纳米线，培烧温度为600℃，培烧时间为12小时；

2)将多维氧化亚铜纳米线在氢气中培烧，培烧温度控制在100～300℃，培烧时间0.5～3小时，直到所有氧化亚铜纳米线还原成金属铜纳米线。

本实施例中，前体材料优选为金属铜泡沫。

实施例七

本实施例为多维铜纳米线材料的制备方法，其包括以下步骤：

1)以金属铜质材料为前体，如铜网、铜片或金属铜泡沫等，在空气中通过培烧获得多维氧化亚铜纳米线，培烧温度为800℃，培烧时间为8小时；

2)将多维氧化亚铜纳米线设为工作电极，石墨或铂作为对电极，银/氯化银作为参比电极(或其他类似参比电极)，硫酸钠或其他盐溶液作为电解质，加偏电压控制在-0.3～0.8V，直到所有氧化亚铜纳米线还原成金属铜纳米线。

本实施例中，前体材料优选为金属铜泡沫。

实施例八

本实施例为多维铜纳米线材料的制备方法，其包括以下步骤：

1)以金属铜质材料为前体，如铜网、铜片或金属铜泡沫等，在空气中通过培烧获得多维氧化亚铜纳米线，培烧温度为800℃，培烧时间为12小时；

2)将多维氧化亚铜纳米线在氢气中培烧，培烧温度控制在100～300℃，培烧时间0.5～3小时，直到所有氧化亚铜纳米线还原成金属铜纳米线。

本实施例中，前体材料优选为金属铜泡沫。

本发明多维铜纳米线材料的制备方法通过控制温度和培烧时间生产不同形态的氧化亚铜纳米线；通过不同的还原方式可制备成不同催化活性的金属铜纳米线；本发明制备工艺简单，易形成大规模的批量生产模式，大大降低了成本。通过本发明的制备方法生产出的铜纳米线的长度为5～60um，直径为50～100nm。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。