納米氧化銅的制備方法以及金屬基油墨的印刷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種納米氧化銅的制備方法，以及采用制得的納米氧化銅的金屬基油墨的印刷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米氧化銅顆粒，由于其小尺寸效應(yīng)，宏觀量子隧道效應(yīng)、表面效應(yīng)、體積效應(yīng)的影響，將會顯現(xiàn)出獨(dú)特的性能，在光吸收、電化學(xué)、催化反應(yīng)、儲能材料等方面表現(xiàn)出特殊的物化性能，使其應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。但是，單分散的小尺寸氧化銅制備困難，方法麻煩，常需要有機(jī)溶劑或高溫高壓反應(yīng)條件下才能微量制備。
[0003]在金屬基油墨中，納米銀導(dǎo)電油墨水因其價(jià)格高和銀迀移等缺陷，發(fā)展受到一定限制。銅油墨導(dǎo)電性優(yōu)良，并且成本比銀低，納米銅基導(dǎo)電油墨代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學(xué)蝕刻(或激光蝕刻)或電鍍工藝，不僅能顯著降低成本而且可以綠色環(huán)保的印制電子，這對于印刷電路板(PCB)、電子標(biāo)簽(RFID)、觸摸屏、薄膜開關(guān)、太陽能電池、LED/OLED等諸多行業(yè)和領(lǐng)域具有示范意義，使這些行業(yè)在電子電路技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的蝕刻、電鍍工藝向綠色環(huán)保的印制電子工藝的轉(zhuǎn)變，大幅度提升行業(yè)技術(shù)水平。
[0004]然而，小尺寸銅不僅難以制備而且易氧化，因此一般需要先制備納米氧化銅。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要提供一種納米氧化銅的制備方法，以及采用制得的納米氧化銅的金屬基油墨的印刷方法。
[0006]一種納米氧化銅的制備方法，包括如下步驟:
[0007]采用銅源配置第一分散液；
[0008]米用強(qiáng)堿配置第二分散液；以及
[0009]將所述第一分散液和所述第二分散液混合，于100°C?180°C下回流攪拌反應(yīng)1min?60min，得到的反應(yīng)液經(jīng)過分離后保留固體，所述固體即為納米氧化銅。
[0010]在一個實(shí)施例中，所述銅源為氫氧化銅、氯化銅、硫酸銅、堿式碳酸銅、檸檬酸銅、醋酸銅或乙酰丙酮銅。
[0011]在一個實(shí)施例中，所述第一分散液中所述銅源的濃度為0.01mol/L?lmol/L。
[0012]在一個實(shí)施例中，所述采用銅源配置第一分散液的操作為:將所述銅源加入第一溶劑中，于100°c?180°C下回流攪拌1min?60min，得到所述第一分散液。
[0013]在一個實(shí)施例中，所述第一溶劑為醇水混合液；所述醇水混合液中的醇選自甲醇、乙醇、丁醇、環(huán)己醇、異丙醇、乙二醇、一縮二乙二醇和丙三醇中的至少一種，所述醇水混合液中的水為去離子水。
[0014]在一個實(shí)施例中，所述強(qiáng)堿為將氫氧化鉀或氫氧化鈉。
[0015]在一個實(shí)施例中，所述第二分散液的溶劑為第二溶劑，所述第二溶劑為醇水混合液；
[0016]所述醇水混合液中的醇選自無水甲醇、乙醇、丁醇、環(huán)己醇、異丙醇、乙二醇、一縮二乙二醇和丙三醇中的至少一種，所述醇水混合液中的水為去離子水。
[0017]在一個實(shí)施例中，所述第二分散液中所述強(qiáng)堿的濃度為0.02mol/L?2mol/L。
[0018]—種金屬基油墨的印刷方法，包括如下步驟:
[0019]采用上述的納米氧化銅的制備方法制備納米氧化銅；以及
[0020]將得到的所述納米氧化銅配置成墨水后，印制在承印基材上，經(jīng)低溫氣氛還原或光還原的方式得到獲得具有良好導(dǎo)電性的印制圖形。
[0021 ] 在 ^實(shí)施例中，所述墨水為油性墨水或水性墨水，所述墨水通過喂'墨打印、絲印或微凹版的方式印制在所述承印基材上。
[0022]在一個實(shí)施例中，所述低溫氣氛還原的操作中，還原溫度為150°C?300°C，還原氣氛為氫氣、一氧化碳、硫化氫和甲燒中的至少一種。
[0023]在一個實(shí)施例中，所述光還原的操作中，還原光束為紫外光或黃光，或者還原光束為激光。
[0024]這種納米氧化銅的制備方法通過含有銅源的第一分散液和含有強(qiáng)堿的第二分散液混合，于100°C?180°c下回流攪拌反應(yīng)1min?60min，能夠制得分散性較好的納米氧化銅顆粒。
【附圖說明】
[0025]圖1為一實(shí)施方式的納米氧化銅的制備方法的流程圖；
[0026]圖2為一實(shí)施方式的金屬基油墨的印刷方法的流程圖；
[0027]圖3為實(shí)施例1制備得到的納米氧化銅顆粒的??Μ圖片；
[0028]圖4為實(shí)施例2制備得到的納米氧化銅顆粒的XRD譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面主要結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對鐵氧體粉體的制造方法作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0030]如圖1所示的一實(shí)施方式的納米氧化銅的制備方法，包括如下步驟:
[0031]S10、采用銅源配置第一分散液。
[0032]銅源可以為氫氧化銅(Cu(OH)2)、氯化銅(CuCl2.2H20)、硫酸銅(CuSO4.5H20)、堿式碳酸銅(Cu2(OH)2CO3)、檸檬酸銅(C6H6CuO7)、醋酸銅(Cu(CH3COO)2.H2O)或乙酰丙酮銅(Cu (C5H7O2) 2)。
[0033]第一分散液中銅源的濃度為0.01mol/L?lmol/L。
[0034]SlO中，采用銅源配置第一分散液的操作為:將銅源加入第一溶劑中，于100°C?180°C下回流攪拌1min?60min，得到第一分散液。
[0035]第一溶劑選為為醇水混合液，醇水混合液中的醇選自甲醇、乙醇、丁醇、環(huán)己醇、異丙醇、乙二醇、一縮二乙二醇和丙三醇中的至少一種，醇水混合液中的水為去離子水。
[0036]優(yōu)選的，醇水混合液中的醇和水的體積比為1:4?4:1。
[0037]醇水混合液能夠使銅源較好地分散，有利于制得的納米氧化銅的分散。
[0038]S20、米用強(qiáng)堿配置第二分散液。
[0039]強(qiáng)堿可以為將氫氧化鉀或氫氧化鈉。
[0040]第二分散液中強(qiáng)堿的濃度為0.02mol/L?2mol/L0
[0041]S20中，采用強(qiáng)堿配置第二分散液的操作為:將強(qiáng)堿固體加入第二溶劑中，于室溫下攪拌均勻，得到第二分散液。
[0042]第二分散液的溶劑為第二溶劑，第二溶劑為醇水混合液。
[0043]醇水混合液中的醇選自無水甲醇、乙醇、丁醇、環(huán)己醇、異丙醇、乙二醇、一縮二乙二醇和丙三醇中的至少一種，醇水混合液中的水為去離子水。
[0044]優(yōu)選的，醇水混合液中的醇和水的體積比為1:4?4:1。
[0045]本實(shí)施方式中，第一溶劑與第二溶劑相同。
[0046]S30、將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下回流攪拌反應(yīng)1min?60min，得到的反應(yīng)液經(jīng)過分離后保留固體，固體即為納米氧化銅。
[0047]這種納米氧化銅顆粒的制備方法采用高溫回流結(jié)合醇水混合型溶劑，能夠使銅源較好地分散，制得的納米氧化銅的分散性較高。
[0048]這種納米氧化銅顆粒的制備方法工藝簡單，制得的納米氧化銅顆粒分散性好易分離，反應(yīng)條件相對溫和，反應(yīng)時間短，制備效率高，對設(shè)備要求低，符合“綠色化學(xué)“的要求。
[0049]制備得到的納米氧化銅分散性好易分離，可直接配制油墨，使用方便。
[0050]制備得到的納米氧化銅顆粒避免了納米銅的氧化問題，且納米氧化銅顆粒的粒徑較小，約為5?50nm左右。
[0051]如圖2所示的一實(shí)施方式的金屬基油墨的印刷方法，包括如下步驟:
[0052]S100、采用上述的納米氧化銅的制備方法制備納米氧化銅。
[0053]S200、將SlOO得到的納米氧化銅配置成墨水后，印制在承印基材上，經(jīng)低溫氣氛還原或光還原的方式得到獲得具有良好導(dǎo)電性的印制圖形。
[0054]墨水中納米氧化銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%?80%，墨水的溶劑按照常用的油性、水性墨水的配置選擇，如油性體系則選擇甲苯、二甲苯、乙醚等，水性體系則選擇水、醇、多元醇、低沸點(diǎn)的酯等。常用的助劑有:聚乙烯醇、PVDF、醋酸纖維素等。
[0055]本實(shí)施方式中，墨水可以為納米氧化銅和溶劑按照質(zhì)量比為1:0.5?2配置而成。
[0056]承印基材選擇常用基材即可，一般可以為P1、PE或PP。墨水可以通過噴墨打印、絲印或微凹版的方式印制在承印基材上。
[0057]低溫氣氛還原的操作中，還原溫度為150°C?300°C，還原氣氛為氫氣、一氧化碳、硫化氫和甲烷中的至少一種。
[0058]光還原的操作中，還原光束為紫外光或黃光，或者還原光束為激光。
[0059]下面為具體實(shí)施例。
[0060]實(shí)施例1
[0061]將0.0lmol醋酸銅加入10mL無水乙醇中，于100°C下回流攪拌，攪拌均勻得到銅源分散液。
[0062]將0.02mol氫氧化鉀加入10mL去離子水中，于室溫?cái)嚢杈鶆虻玫綒溲趸浄稚⒁骸?br>[0063]將KOH分散液加入銅源分散液中，于100°C下回流攪拌反應(yīng)10分鐘，得到快速沉淀納米氧化銅。
[0064]將納米氧化銅顆粒溶液于離心機(jī)中分離，烘干后得到用于印刷電子的納米氧化銅顆粒。
[0065]將得到的納米氧化銅配制成油性油墨后，采用噴墨打印方式印制圖形，使用還原性氣體氫氣在150°C下進(jìn)行焙燒得到導(dǎo)電性良好的印制圖形。
[0066]圖3為實(shí)施例1制備得到的納米氧化銅顆粒的TEM圖片。由圖3可看出，實(shí)施例1制備得到的納米氧化亞銅的粒徑為7nm左右，且分散性較好。
[0067]實(shí)施例2
[0068]將0.0lmol氯化銅加入10mL乙二醇中，于120°C下回流攪拌，攪拌均勻得到銅源分散液。
[0069]將0.002mol氫氧化納加入10mL無水乙醇中，于室溫?cái)嚢杈鶆虻玫綒溲趸浄稚⒁骸?br>[0070]將KOH分散液加入