納米銅及其氧化物的制備與性能研究.pdf

1、銅系納米材料因其原料低廉的價(jià)格、穩(wěn)定的性能及所展現(xiàn)出的特殊物理化學(xué)性質(zhì)，在催化、電子、抗菌、潤(rùn)滑劑等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，倍受科研工作者們的關(guān)注。其中，銅納米金屬材料具有良好的導(dǎo)電性和低的電子遷移率，被廣泛的用于電子工業(yè)中作為導(dǎo)電涂料、導(dǎo)電線(xiàn)路材料及電極材料。特別是在柔性電子技術(shù)中，使用納米金屬銅作為導(dǎo)電漿料，用于在柔性和可延展性基板上電子線(xiàn)路的印制，納米銅導(dǎo)線(xiàn)表現(xiàn)出了獨(dú)特的可柔性和高的導(dǎo)電穩(wěn)定性。因此，納米銅的可控制備及應(yīng)用日益受到科

2、研工作者們的重視。
　　納米銅屬高對(duì)稱(chēng)的面心立方晶體結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)有的文獻(xiàn)報(bào)道中，多為納米顆粒狀的銅材料，其一維納米結(jié)構(gòu)和二維納米結(jié)構(gòu)的制備非常困難。針對(duì)目前二維銅納米材料制備技術(shù)中的不足，我們使用水熱法得到了大面積的二維銅納米片材料。另外，還對(duì)得到的銅納米片進(jìn)行了納米銀的包覆處理，包覆后的納米材料在高溫等特殊條件下，具有高的熱穩(wěn)定性，可以很好地填補(bǔ)了銅熱穩(wěn)定性不足的缺點(diǎn)。納米氧化亞銅作為一種典型的p型半導(dǎo)體材料，是少有的能在可見(jiàn)光區(qū)

3、吸收并激發(fā)電子的金屬氧化物半導(dǎo)體。納米材料的形貌和結(jié)構(gòu)對(duì)其性質(zhì)與應(yīng)用有著重要的影響，因此能夠制備形貌可調(diào)控的納米氧化亞銅材料對(duì)其在不同方面的應(yīng)用有著重要的意義。
　　本論文在溫和的條件下，通過(guò)水熱法成功的制備了大面積自組裝銅納米片，研究了不同反應(yīng)時(shí)間、不同銅鹽、PVP的使用等條件對(duì)于銅納米片形貌的影響，提出了其合理的生長(zhǎng)機(jī)理。另外，我們還使用化學(xué)還原法，制備了不同形貌的納米氧化亞銅顆粒，并對(duì)其晶體生長(zhǎng)的條件等影響因素進(jìn)行了探究。本

4、論文的主要結(jié)論如下:
　　1.使用水熱還原法，在溫和的條件下，自組裝形成了大面積銅納米片，并以銅納米片為導(dǎo)電填料制備了導(dǎo)電墨水并設(shè)計(jì)制作了簡(jiǎn)單的柔性電路。實(shí)驗(yàn)研究了不同銅源、PVP含量和反應(yīng)時(shí)間對(duì)銅納米片形貌和結(jié)構(gòu)的影響。測(cè)試了導(dǎo)電墨水的可書(shū)寫(xiě)性、柔性導(dǎo)線(xiàn)的彎折性和導(dǎo)電的穩(wěn)定性等性能。探究了在彎曲條件下，導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的變化。銅納米片是通過(guò)自組裝形成的，銅顆粒沿其<111>方向生長(zhǎng)并組裝形成大面積納米片狀物。銅納米片的導(dǎo)電墨水有

5、著良好的可書(shū)寫(xiě)性，能夠印制出任何形狀的導(dǎo)線(xiàn)。柔性導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)部具有的層狀結(jié)構(gòu)，使其在彎折時(shí)仍能保持高的導(dǎo)電穩(wěn)定性。
　　2.使用galvanic置換反應(yīng)，在不同反應(yīng)溶液中得到了銀納米粒子包覆的銅納米片，并以銀納米片包覆的銅納米片為導(dǎo)電填料制備了導(dǎo)電墨水并設(shè)計(jì)制作了簡(jiǎn)單的柔性電路。在水溶液中反應(yīng)，可以得到片狀結(jié)構(gòu)的納米銀生長(zhǎng)在銅納米片的表面;在乙二醇溶液中反應(yīng)，可以得到顆粒狀納米銀在銅納米片的表面生長(zhǎng)。銀納米片包覆的銅納米片的導(dǎo)電墨水有著

6、良好的可書(shū)寫(xiě)性，柔性導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)部在保持銅相互堆疊形成的層狀結(jié)構(gòu)外，銅納米片上生長(zhǎng)的銀納米片還可以和不同層間的納米銅相接觸，并能與同平面上生長(zhǎng)在其他納米銅上的銀納米片相互接觸，大大提高了導(dǎo)線(xiàn)彎曲時(shí)與其他片之間的接觸作用，進(jìn)一步提高了柔性導(dǎo)線(xiàn)的導(dǎo)電穩(wěn)定性。兩種材料都具有一定的抗氧化性能，在高溫條件下，銀包覆的銅納米片的熱穩(wěn)定性能更好。
　　3.通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)還原、水熱法等成功的制備了八面體納米氧化亞銅、立方體納米氧化亞銅、空心球形納米氧化