纳米氧化铜的制备方法以及金属基油墨的印刷方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种纳米氧化铜的制备方法，以及采用制得的纳米氧化铜的金属基油墨的印刷方法。
【背景技术】
[0002]纳米氧化铜颗粒，由于其小尺寸效应，宏观量子隧道效应、表面效应、体积效应的影响，将会显现出独特的性能，在光吸收、电化学、催化反应、储能材料等方面表现出特殊的物化性能，使其应用领域更加广泛。但是，单分散的小尺寸氧化铜制备困难，方法麻烦，常需要有机溶剂或高温高压反应条件下才能微量制备。
[0003]在金属基油墨中，纳米银导电油墨水因其价格高和银迀移等缺陷，发展受到一定限制。铜油墨导电性优良，并且成本比银低，纳米铜基导电油墨代替传统的化学蚀刻(或激光蚀刻)或电镀工艺，不仅能显著降低成本而且可以绿色环保的印制电子，这对于印刷电路板(PCB)、电子标签(RFID)、触摸屏、薄膜开关、太阳能电池、LED/OLED等诸多行业和领域具有示范意义，使这些行业在电子电路技术方面实现从传统的蚀刻、电镀工艺向绿色环保的印制电子工艺的转变，大幅度提升行业技术水平。
[0004]然而，小尺寸铜不仅难以制备而且易氧化，因此一般需要先制备纳米氧化铜。
【发明内容】
[0005]基于此，有必要提供一种纳米氧化铜的制备方法，以及采用制得的纳米氧化铜的金属基油墨的印刷方法。
[0006]一种纳米氧化铜的制备方法，包括如下步骤:
[0007]采用铜源配置第一分散液；
[0008]米用强碱配置第二分散液；以及
[0009]将所述第一分散液和所述第二分散液混合，于100°C?180°C下回流搅拌反应1min?60min，得到的反应液经过分离后保留固体，所述固体即为纳米氧化铜。
[0010]在一个实施例中，所述铜源为氢氧化铜、氯化铜、硫酸铜、碱式碳酸铜、柠檬酸铜、醋酸铜或乙酰丙酮铜。
[0011]在一个实施例中，所述第一分散液中所述铜源的浓度为0.01mol/L?lmol/L。
[0012]在一个实施例中，所述采用铜源配置第一分散液的操作为:将所述铜源加入第一溶剂中，于100°c?180°C下回流搅拌1min?60min，得到所述第一分散液。
[0013]在一个实施例中，所述第一溶剂为醇水混合液；所述醇水混合液中的醇选自甲醇、乙醇、丁醇、环己醇、异丙醇、乙二醇、一缩二乙二醇和丙三醇中的至少一种，所述醇水混合液中的水为去离子水。
[0014]在一个实施例中，所述强碱为将氢氧化钾或氢氧化钠。
[0015]在一个实施例中，所述第二分散液的溶剂为第二溶剂，所述第二溶剂为醇水混合液；
[0016]所述醇水混合液中的醇选自无水甲醇、乙醇、丁醇、环己醇、异丙醇、乙二醇、一缩二乙二醇和丙三醇中的至少一种，所述醇水混合液中的水为去离子水。
[0017]在一个实施例中，所述第二分散液中所述强碱的浓度为0.02mol/L?2mol/L。
[0018]—种金属基油墨的印刷方法，包括如下步骤:
[0019]采用上述的纳米氧化铜的制备方法制备纳米氧化铜；以及
[0020]将得到的所述纳米氧化铜配置成墨水后，印制在承印基材上，经低温气氛还原或光还原的方式得到获得具有良好导电性的印制图形。
[0021 ] 在 ^实施例中，所述墨水为油性墨水或水性墨水，所述墨水通过喂'墨打印、丝印或微凹版的方式印制在所述承印基材上。
[0022]在一个实施例中，所述低温气氛还原的操作中，还原温度为150°C?300°C，还原气氛为氢气、一氧化碳、硫化氢和甲烧中的至少一种。
[0023]在一个实施例中，所述光还原的操作中，还原光束为紫外光或黄光，或者还原光束为激光。
[0024]这种纳米氧化铜的制备方法通过含有铜源的第一分散液和含有强碱的第二分散液混合，于100°C?180°c下回流搅拌反应1min?60min，能够制得分散性较好的纳米氧化铜颗粒。
【附图说明】
[0025]图1为一实施方式的纳米氧化铜的制备方法的流程图；
[0026]图2为一实施方式的金属基油墨的印刷方法的流程图；
[0027]图3为实施例1制备得到的纳米氧化铜颗粒的??Μ图片；
[0028]图4为实施例2制备得到的纳米氧化铜颗粒的XRD谱图。
【具体实施方式】
[0029]下面主要结合附图及具体实施例对铁氧体粉体的制造方法作进一步详细的说明。
[0030]如图1所示的一实施方式的纳米氧化铜的制备方法，包括如下步骤:
[0031]S10、采用铜源配置第一分散液。
[0032]铜源可以为氢氧化铜(Cu(OH)2)、氯化铜(CuCl2.2H20)、硫酸铜(CuSO4.5H20)、碱式碳酸铜(Cu2(OH)2CO3)、柠檬酸铜(C6H6CuO7)、醋酸铜(Cu(CH3COO)2.H2O)或乙酰丙酮铜(Cu (C5H7O2) 2)。
[0033]第一分散液中铜源的浓度为0.01mol/L?lmol/L。
[0034]SlO中，采用铜源配置第一分散液的操作为:将铜源加入第一溶剂中，于100°C?180°C下回流搅拌1min?60min，得到第一分散液。
[0035]第一溶剂选为为醇水混合液，醇水混合液中的醇选自甲醇、乙醇、丁醇、环己醇、异丙醇、乙二醇、一缩二乙二醇和丙三醇中的至少一种，醇水混合液中的水为去离子水。
[0036]优选的，醇水混合液中的醇和水的体积比为1:4?4:1。
[0037]醇水混合液能够使铜源较好地分散，有利于制得的纳米氧化铜的分散。
[0038]S20、米用强碱配置第二分散液。
[0039]强碱可以为将氢氧化钾或氢氧化钠。
[0040]第二分散液中强碱的浓度为0.02mol/L?2mol/L0
[0041]S20中，采用强碱配置第二分散液的操作为:将强碱固体加入第二溶剂中，于室温下搅拌均匀，得到第二分散液。
[0042]第二分散液的溶剂为第二溶剂，第二溶剂为醇水混合液。
[0043]醇水混合液中的醇选自无水甲醇、乙醇、丁醇、环己醇、异丙醇、乙二醇、一缩二乙二醇和丙三醇中的至少一种，醇水混合液中的水为去离子水。
[0044]优选的，醇水混合液中的醇和水的体积比为1:4?4:1。
[0045]本实施方式中，第一溶剂与第二溶剂相同。
[0046]S30、将SlO得到的第一分散液和S20得到的第二分散液混合，于100°C?180°C下回流搅拌反应1min?60min，得到的反应液经过分离后保留固体，固体即为纳米氧化铜。
[0047]这种纳米氧化铜颗粒的制备方法采用高温回流结合醇水混合型溶剂，能够使铜源较好地分散，制得的纳米氧化铜的分散性较高。
[0048]这种纳米氧化铜颗粒的制备方法工艺简单，制得的纳米氧化铜颗粒分散性好易分离，反应条件相对温和，反应时间短，制备效率高，对设备要求低，符合“绿色化学“的要求。
[0049]制备得到的纳米氧化铜分散性好易分离，可直接配制油墨，使用方便。
[0050]制备得到的纳米氧化铜颗粒避免了纳米铜的氧化问题，且纳米氧化铜颗粒的粒径较小，约为5?50nm左右。
[0051]如图2所示的一实施方式的金属基油墨的印刷方法，包括如下步骤:
[0052]S100、采用上述的纳米氧化铜的制备方法制备纳米氧化铜。
[0053]S200、将SlOO得到的纳米氧化铜配置成墨水后，印制在承印基材上，经低温气氛还原或光还原的方式得到获得具有良好导电性的印制图形。
[0054]墨水中纳米氧化铜的质量分数为5%?80%，墨水的溶剂按照常用的油性、水性墨水的配置选择，如油性体系则选择甲苯、二甲苯、乙醚等，水性体系则选择水、醇、多元醇、低沸点的酯等。常用的助剂有:聚乙烯醇、PVDF、醋酸纤维素等。
[0055]本实施方式中，墨水可以为纳米氧化铜和溶剂按照质量比为1:0.5?2配置而成。
[0056]承印基材选择常用基材即可，一般可以为P1、PE或PP。墨水可以通过喷墨打印、丝印或微凹版的方式印制在承印基材上。
[0057]低温气氛还原的操作中，还原温度为150°C?300°C，还原气氛为氢气、一氧化碳、硫化氢和甲烷中的至少一种。
[0058]光还原的操作中，还原光束为紫外光或黄光，或者还原光束为激光。
[0059]下面为具体实施例。
[0060]实施例1
[0061]将0.0lmol醋酸铜加入10mL无水乙醇中，于100°C下回流搅拌，搅拌均匀得到铜源分散液。
[0062]将0.02mol氢氧化钾加入10mL去离子水中，于室温搅拌均匀得到氢氧化钾分散液。
[0063]将KOH分散液加入铜源分散液中，于100°C下回流搅拌反应10分钟，得到快速沉淀纳米氧化铜。
[0064]将纳米氧化铜颗粒溶液于离心机中分离，烘干后得到用于印刷电子的纳米氧化铜颗粒。
[0065]将得到的纳米氧化铜配制成油性油墨后，采用喷墨打印方式印制图形，使用还原性气体氢气在150°C下进行焙烧得到导电性良好的印制图形。
[0066]图3为实施例1制备得到的纳米氧化铜颗粒的TEM图片。由图3可看出，实施例1制备得到的纳米氧化亚铜的粒径为7nm左右，且分散性较好。
[0067]实施例2
[0068]将0.0lmol氯化铜加入10mL乙二醇中，于120°C下回流搅拌，搅拌均匀得到铜源分散液。
[0069]将0.002mol氢氧化纳加入10mL无水乙醇中，于室温搅拌均匀得到氢氧化钾分散液。
[0070]将KOH分散液加入