本發明專利技術提供一種銅納米粒子，其抑制銅的氧化，由于平均粒徑為10nm因此熔點下降顯著，且分散性高，可低溫燒結，且150℃以下的低溫燒結時能夠去除保護層，可適當用作導電性銅納米油墨材料；并且還提供能夠在室溫中長期穩定地保存并運輸銅納米粒子的銅納米粒子的保存方法。本發明專利技術的一種由銅的單晶構成的中心部以及其周圍的保護層形成的銅納米粒子，其特征是，(1)所述銅納米粒子的平均粒徑是10nm以下；(2)所述保護層包括選自碳數為3～6的伯醇、碳數為3～6的仲醇及它們的衍生物中至少一種；(3)所述保護層的沸點或熱分解溫度是150℃以下。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及可低溫燒結的銅納米粒子及其制造方法、銅納米粒子分散液、以及銅納米油墨，涉及一種高分散穩定性的單分散性的納米尺寸銅納米粒子的保存方法，涉及一種上述銅納米粒子的燒結方法。
技術介紹
由于直徑約2nm～100nm尺寸的金屬納米微粒表現出不同于塊體金屬的光學性質、磁學性質、熱性質以及電性質，因此人們期待其在各種
中的應用。例如，正在研究利用粒子尺寸變小則表面積增加從而導致熔點降低的特點，使用含有金屬納米微粒的精細配線印刷油墨，在基板上制作由金屬精細配線組成的電子電路。這種精細配線印刷油墨將含有有機物保護表面的金屬納米微粒的分散液作為油墨材料，使用精細配線印刷技術在基板上印刷電路圖案，通過低溫加熱從金屬納米微粒表面中除去有機物，從而使金屬納米微粒間發生金屬接合。尤其是使用直徑為10nm以下的金屬納米微粒時，熔點下降顯著。這樣一來，可以形成高熱傳導性和電傳導性的金屬精細配線。作為精細配線印刷油墨材料，主要使用銀納米粒子(參見專利文獻1)。但是使用專利文獻1中記載的銀納米粒子時，容易發生所謂遷移現象，即精細配線中的銀被氧化而電離化，在基板的絕緣物上移動而誘導短路。此外，還探討了使用金的情況，雖然從不易發生遷移現象的觀點上優選金，但是存在價格昂貴的問題。因此，相比于銀不易發生遷移現象且成本較低的銅，作為用于精細配線印刷油墨材料的金屬被人們所關注。現有的用作金屬配線的塊體銅，存在易被氧化而電導率降低、燒結溫度高等缺點。與此相比，銅納米粒子相比塊體銅燒結溫度低，因此作為能夠在紙或塑料等對熱敏感的基板上形成金屬精細配線的材料被人們期待。然而，銅納米粒子相比于金、銀等其他金屬納米微粒易于聚集，具有數十納米～數百納米的聚集粒徑，因此難以合成作為油墨材料非常有用的平均粒徑為10nm以下的單分散性的銅納米粒子。例如，非專利文獻1中記載了通過在乙二醇溶劑中回流銅組分2小時，得到粒徑為50nm左右的結晶性銅納米粒子。此外，非專利文獻2中記載了通過在乙二醇中溶解有銅化合物、鎳化合物以及堿的溶液中，使用加熱器快速加熱至沸點，得到粒徑為數百nm的銅-鎳復合粒子。尤其是記載了含有銅化合物和鎳化合物的水合水的狀態中，約在165℃左右獲得粒徑為數百nm的銅納米粒子。作為紙或塑料等對熱敏感的基板上也能夠形成金屬精細配線的納米油墨材料，雖然優選熔點下降顯著的平均粒徑為10nm以下的銅納米粒子，但是在這種溫度范圍中不能實現可低溫燒結的銅納米粒子。這是因為平均粒徑為10nm以下的銅納米粒子由于反應性高所以不穩定，容易導致銅納米粒子的氧化或聚集。即使得到銅納米粒子后也難以做到立刻穩定保存銅納米粒子。因此使用與銅表面強烈結合的高分子等保護劑制造平均粒徑為10nm的極微小尺寸的銅納米粒子。然而，低溫加熱時不能完全去除該保護劑，從而存在導致降低金屬精細配線的電導率的問題。作為制造微小平均粒徑的銅納米粒子的方法，公開了一種金屬納米粒子的制造方法，其特征是，使還原劑作用于含有有機酸金屬鹽和胺化合物的溶液而得到金屬納米粒子(參見專利文獻2)。此外，公開了使還原劑作用由有機酸銅鹽和碳數為8～16的單胺組成的溶液而得到銅納米粒子的制造方法(參見專利文獻3)。專利文獻2中公開了約5nm的銅納米粒子的制造方法，專利文獻3中公開了平均粒徑為10nm以下、粒徑分布均勻的銅納米粒子的制造方法。然而，低溫加熱時難以分解去除專利文獻2和專利文獻3中所述的碳數為8以上的胺，例如，在150℃以下時不能除去銅納米粒子表面的胺保護層。實際上，專利文獻2和專利文獻3中記載了制造由碳數為8以上的有機胺保護層組成的銅納米粒子，但沒有公開這些銅納米粒子在150℃以下時發生低溫燒結以及可以去除銅納米粒子的胺保護層。因此在150℃以下的低溫燒結中也優選能夠從銅納米粒子表面去除胺保護層的由短鏈胺組成的保護層，但是由于這種短鏈胺保護力較弱，因此存在易于發生銅納米粒子粗大化、聚集、氧化，無法得到平均粒徑為6nm以下的穩定的銅納米粒子的問題。此外，平均粒徑為10nm以下的銅納米粒子表面積大且易于氧化，但是專利文獻2和專利文獻3中僅公開了電子顯微鏡中的平均粒徑為10nm以下的銅納米粒子，并且專利文獻2和專利文獻3中沒有提出表明所得銅納米粒子不被氧化的數據。此外，記載了納米粒子分散體的保存方法，其特征在于，將覆蓋有保護劑的銅納米粒子或銅氧化物納米粒子分散到溶劑中形成的納米粒子分散體保存在10℃中(參見專利文獻4)。專利文獻4的[0015]中記載了相對于100質量份銅納米粒子或銅氧化物納米粒子，保護劑的覆蓋量為30質量份以上150質量份以下。但是從簡便性或運輸方面的便利性的觀點來看，希望出現可以在室溫(10℃)中保存并運輸，能夠長期保存銅納米粒子的方法。上述觀點來看，作為用作可低溫燒結的導電性銅油墨材料的銅納米粒子，期待具有如下特點：(1)熔點下降顯著、平均粒徑10nm以下、分散性高的銅納米粒子；(2)在150℃以下低溫燒結時，可去除銅納米粒子的保護層；(3)抑制銅納米粒子的氧化。此外，從擴大生產規模和低成本的工業化方面考慮，還期待具有(4)能夠在室溫中長期穩定保存以及運輸銅納米粒子。但是目前還沒有得到滿足這些條件的銅納米粒子、銅納米粒子分散液、銅納米油墨以及銅納米粒子的保存方法。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：特開2009-227736號公報專利文獻2：特開2007-321216號公報專利文獻3：特開2007-84879號公報專利文獻4：特開2007-197756號公報非專利文獻非專利文獻1：J Phys Chem C,Vol.115No.6Page.2656-2664(2011.02.17)非專利文獻2：Chem Mater,Vol.22No.7Page.2175-2177(2010.04.13)
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種銅納米粒子、分散有該銅納米粒子的銅納米粒子分散液、以及含有該銅納米粒子分散液的銅納米油墨，其中，該銅納米粒子抑制銅的氧化，由于平均粒徑為10nm因此熔點下降顯著，且分散性高，可低溫燒結，且150℃以下的低溫燒結時能夠去除保護層，可適當用作導電性銅納米油墨材料。本專利技術的目的在于還提供一種銅納米粒子的保存方法，通過該方法能夠在室溫中長期穩定地保存并運輸銅納米粒子。本專利技術的目的在于進一步提供上述銅納米粒子的燒結方法。本專利技術人經過反復的廣泛研究發現由銅的單晶構成的中心部以及其周圍的保護層形成的銅納米粒子中，通過使銅納米粒子的平均粒徑為特定范圍，且上述保護層包含選自碳數為3～6的伯醇、碳數為3～6的仲醇及它們的衍生物中至少一種的銅納米粒子，能夠達成上述目的，至此完成了本專利技術。即，本專利技術涉及下述的銅納米粒子、銅納米分散液、銅納米油墨、銅納米粒子的保存方法、以及銅納米粒子的燒結方法。1、一種銅納米粒子，為由銅的單晶構成的中心部以及其周圍的保護層形成的銅納米粒子，其特征是，(1)所述銅納米粒子的平均粒徑是10nm以下；(2)所述保護層包含選自碳數為3～6的伯醇、碳數為3～6的仲醇及它們的衍生物中的至少一種；(3)所述保護層的沸點或熱分解溫度是150℃以下。2、根據上述項1所述的銅納米粒子，基于粒度分布的標準偏差是銅納米粒子平均粒徑的20％以下。3、根據上述項1或2所述的銅本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種銅納米粒子，由銅的單晶構成的中心部以及其周圍的保護層形成，其特征在于，(1)所述銅納米粒子的平均粒徑是10nm以下；(2)所述保護層包含選自碳數為3～6的伯醇、碳數為3～6的仲醇及它們的衍生物中的至少一種；(3)所述保護層的沸點或熱分解溫度是150℃以下。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.02.27 JP 2014-0372041.一種銅納米粒子，由銅的單晶構成的中心部以及其周圍的保護層形成，其特征在于，(1)所述銅納米粒子的平均粒徑是10nm以下；(2)所述保護層包含選自碳數為3～6的伯醇、碳數為3～6的仲醇及它們的衍生物中的至少一種；(3)所述保護層的沸點或熱分解溫度是150℃以下。2.根據權利要求1所述的銅納米粒子，其中，基于粒度分布的標準偏差是銅納米粒子平均粒徑的20％以下。3.根據權利要求1或2所述的銅納米粒子，其中，所述保護層在所述銅納米粒子中的質量比是相對于100質量％的所述銅納米粒子為10～30質量％。4.根據權利要求1～3中任一項所述的銅納米粒子，其中，所述選自碳數為3～6的伯醇、碳數為3～6的仲醇及它們的衍生物中的至少一種具有下述式(1)或(2)所示的基團，[化學式1](式(1)和(2)中，*表示原子鍵)。5.一種銅納米粒子的保存方法，為權利要求1～4中任一項所述的銅納米粒子的保存方法，其特征在于，包括：(1)工序1，使分散有所述銅納米粒子的溶液中的銅納米粒子沉淀；以及(2)工序2，對所述銅納米粒子沉淀的溶液中添加碳數為4～14的烷烴溶劑。6.根據權利要求5所述的保存方法，其中，保存溫...
【專利技術屬性】
技術研發人員：川崎英也，荒川隆一，穗北祐樹，
申請(專利權)人：學校法人關西大學，
類型：發明
國別省市：日本;JP
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