本發(fā)明屬于納米材料制備領(lǐng)域，具體涉及無(wú)機(jī)/有機(jī)納米材料制備技術(shù)，尤其涉及納米線的低維化方法。

背景技術(shù)：

納米線通常具有獨(dú)特的熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)性能，因此在微處理器、微傳感器、新型光電器件和信息存儲(chǔ)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。納米線的低維化可以直接導(dǎo)致納米粒子的生成，顯著增加所獲得的納米粒子的數(shù)目，從而大大豐富所反向構(gòu)建的納米粒子集成體系。隨著實(shí)驗(yàn)手段的不斷發(fā)展，納米材料的低維化越來(lái)越受到人們的重視。

納米粒子的制備可分為“自上而下”和“自下而上”兩種方法。“自上而下”的方法主要是指通過(guò)機(jī)械、超聲、激光、爆炸等物理作用，將本體的原料粉碎，從而獲得納米粒子。“自下而上”的方法中最常見(jiàn)的是溶液合成方法，通過(guò)化學(xué)或電化學(xué)還原，水熱或溶劑熱方法獲得金屬或半導(dǎo)體納米粒子。這種方法操作靈活，易于制備，但是在制備過(guò)程中往往需要添加還原劑、保護(hù)劑、絡(luò)合劑或表面活性劑等物質(zhì)，通常難以直接獲得本征納米粒子。J.Am.Chem.Soc.2003,125,14280報(bào)道了一系列金屬納米粒子的合成，以可溶性金屬鹽為原料，在甲苯溶劑中合成了金、鉑、銅等納米粒子。CN 105642909A公開了銀納米粒子的一種合成方法，通過(guò)將硝酸銀水溶液與羧甲基殼聚糖水溶液混合均勻，加入葡萄糖進(jìn)行還原獲得銀納米粒子。CN 101693297A公開了一種不同粒徑銅納米粒子的制備方法，在溶劑、保護(hù)劑、絡(luò)合劑、表面活性劑等存在的溶液中還原氯化銅或醋酸銅，制備得到不同粒徑銅納米粒子。CN105293575A利用前驅(qū)體鈦酸異丙酯，在水中加入催化劑和有機(jī)溶劑，水浴加熱處理一段時(shí)間獲得二氧化鈦納米粒子。CN1821083中將二水醋酸鎘和硫脲分別加入去離子水中，將后者的水溶液加入前者，然后再加入PVP，放入水熱反應(yīng)釜中水熱反應(yīng)，最終獲得CdS納米球。

相較于“自下而上”的方法，“自上而下”的制備方法也時(shí)有報(bào)道。CN103611928A公開了一種銀納米粒子及其激光控制合成方法，利用激光對(duì)靶材進(jìn)行輻照燒蝕，輔以惰性氣體保護(hù)，可得到尺寸為5-50納米的球形或橢球形銀納米粒子。CN 101966590A公開了一種水相電弧放電制備金屬納米銅粉的方法，通過(guò)對(duì)液相介質(zhì)電弧放電，制備得到納米銅粉。CN102531039A中將Zn靶沉浸在裝有十六烷基三甲基溴化銨水溶液的石英容器中，在攪拌條件下，利用激光進(jìn)行燒蝕反應(yīng)，即可制得ZnO納米粒子。“自上而下”的方法雖然易于獲得納米粒子，但是所需設(shè)備造價(jià)高昂，而且操作較為復(fù)雜。

迄今為止，文獻(xiàn)和專利中所報(bào)道的納米粒子的制備方法，普遍存在以下問(wèn)題：如成本較高、工藝復(fù)雜、轉(zhuǎn)化程度較低，難以滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求。這就迫切需要大力開發(fā)簡(jiǎn)單、高效、低成本的通用方法，用于制備納米粒子，而且制備方法上的突破勢(shì)必會(huì)大大加速其工業(yè)化進(jìn)程。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種納米線的低維化方法，該方法使納米線轉(zhuǎn)化完全，能夠顯著增加所獲得的納米粒子的數(shù)目，而且制備得到的納米粒子純度極高且粒徑均一，同時(shí)克服了現(xiàn)有技術(shù)成本高、工藝復(fù)雜、難以大規(guī)模生產(chǎn)的問(wèn)題，具有良好的應(yīng)用前景。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明選用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種納米線的低維化方法，所述方法包括以下步驟：

(1)將納米線分散在溶劑中，設(shè)定溫度進(jìn)行攪拌處理；

(2)將步驟(1)中所得樣品進(jìn)行超聲處理，即可實(shí)現(xiàn)納米線的低維化，獲得納米粒子。

低維化是指納米尺度物體的維度減小的過(guò)程，即由高維度向低維度轉(zhuǎn)變。

根據(jù)本發(fā)明，步驟(1)所述納米線的直徑為10-1000nm，例如可以是10nm、50nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm或1000nm，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

本發(fā)明中步驟(1)所述納米線的直徑優(yōu)選為50-500nm。

根據(jù)本發(fā)明，步驟(1)所述納米線的長(zhǎng)度為1-100μm，例如可以是1μm、3μm、5μm、7μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

本發(fā)明中，步驟(1)所述納米線的長(zhǎng)度優(yōu)選為1-10μm。

根據(jù)本發(fā)明，步驟(1)所述納米線為金屬納米線、半導(dǎo)體納米線或聚合物納米線中的任意一種。

根據(jù)本發(fā)明，所述金屬納米線為Au、Ag、Cu、Al、Pt、Pd、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Cd、Ge、Sn、Pb、Sb或Bi中的任意一種或兩種及以上的組合，例如可以是Au、Ag、Cu、Al、Pt、Pd、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Cd、Ge、Sn、Pb、Sb或Bi中的任意一種，典型但非限定性的組合為：Au和Ag，Au和Cu，Au和Pt，Au和Co，Au和Fe，Ag和Cu，Ag和Co，Ag和Ni，Cu和Pt，Cu和Fe，Cu和Co，Cu和Ni，Pt和Fe，Au、Ag和Ni，Au、Ag、Cu和Pt等。

本發(fā)明中，所述金屬納米線優(yōu)選為Au、Ag、Cu、Pt、Fe、Co或Ni中的任意一種或兩種及以上的組合。

根據(jù)本發(fā)明，所述半導(dǎo)體納米線為Si、Ge、GaN、GaAs、GaP、InP、InAs、ZnS、ZnSe、CdS、CdSe、ZnO、TiO₂、MgO、CdO、SiO₂或Si₃N₄中的任意一種。

本發(fā)明中所述半導(dǎo)體納米線優(yōu)選為Si、Ge、GaN、InP、ZnS、CdS、ZnO、TiO₂、CdO、SiO₂或Si₃N₄中的任意一種。

根據(jù)本發(fā)明，所述聚合物納米線為聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩中的任意一種。

根據(jù)本發(fā)明，步驟(1)所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮、N-環(huán)己基吡咯烷酮、N-辛基吡咯烷酮、N-十二烷基吡咯烷酮、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、甲醇、乙醇、氨水或水中的任意一種或兩種及以上的組合，例如可以是N-甲基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮、N-環(huán)己基吡咯烷酮、N-辛基吡咯烷酮、N-十二烷基吡咯烷酮、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、甲醇、乙醇、氨水或水中的任意一種，典型但非限定性的組合為：N-甲基吡咯烷酮和N-乙烯基吡咯烷酮，N-甲基吡咯烷酮和N-環(huán)己基吡咯烷酮，N-辛基吡咯烷酮和N-十二烷基吡咯烷酮，甲酰胺和N-甲基甲酰胺，N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺，二甲基亞砜和氨水，N-甲基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮和N-環(huán)己基吡咯烷酮，甲醇和水，乙醇和水，等N-甲基吡咯烷酮和乙醇，N-辛基吡咯烷酮、甲醇和水等。

選用上述溶劑作為納米線的分散劑，可以使納米線表面產(chǎn)生缺陷，從而降低其力學(xué)性能，有利于其后的低維化順利進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明，步驟(1)所述溫度為20-300℃，例如可以是20℃、40℃、50℃、80℃、100℃、120℃、140℃、160℃、180℃、200℃、230℃、250℃、270℃、290℃或300℃，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

本發(fā)明中，步驟(1)所述溫度優(yōu)選為80-200℃。

根據(jù)本發(fā)明，步驟(1)所述攪拌的時(shí)間為0-48h，例如可以是0h、4h、8h、10h、13h、17h、20h、24h、28h、30h、32h、35h、37h、40h、42h、45h、46h或48h，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

根據(jù)本發(fā)明，步驟(1)所述攪拌的時(shí)間優(yōu)選為0-12h，當(dāng)攪拌時(shí)間為0h時(shí)，也就是不攪拌，此時(shí)仍然可以取得一定的有益效果。

本發(fā)明中所述攪拌及控制攪拌的溫度均選用本領(lǐng)域常規(guī)的手段進(jìn)行，示例性的，所述攪拌可以是機(jī)械攪拌和電磁攪拌，所述控制攪拌的溫度在熱臺(tái)上進(jìn)行，但非僅限于此。

根據(jù)本發(fā)明，步驟(2)所述超聲處理為使用探頭型超聲儀或水浴型超聲儀進(jìn)行處理。

根據(jù)本發(fā)明，步驟(2)所述超聲處理的功率為50-1000W，例如可以是50W、100W、150W、200W、250W、300W、350W、400W、450W、500W、550W、600W、650W、700W、750W、800W、850W、900W、950W或100W，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

本發(fā)明中，步驟(2)所述超聲處理的功率優(yōu)選為100-500W。

根據(jù)本發(fā)明，步驟(2)所述超聲處理的時(shí)間為0.5-120h，例如可以是0.5h、1h、3h、5h、7h、10h、20h、30h、40h、50h、60h、70h、80h、90h、100h、110h或120h，以及上述數(shù)值之間的具體點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

本發(fā)明中，步驟(2)所述超聲處理的時(shí)間優(yōu)選為1-10h。

超聲處理可以有效的切割納米線，形成納米粒子，通過(guò)控制超聲處理的功率和時(shí)間，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)納米粒子尺寸大小的控制。優(yōu)選的超聲處理的功率和時(shí)間使得納米線的低維化更加高效可控，納米線轉(zhuǎn)化更完全，顯著增加了所獲得的納米粒子的數(shù)目。

示例性的，本發(fā)明所述納米線的低維化方法包括以下步驟，但非僅限于此：

所述方法包括以下步驟：

(1)將納米線分散在溶劑中，在80-200℃下攪拌處理0-12h；

所述納米線的直徑為50-500納米，長(zhǎng)度為1-10微米，所述納米線為金屬納米線、半導(dǎo)體納米線或聚合物納米線中的任意一種；

所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮、N-環(huán)己基吡咯烷酮、N-辛基吡咯烷酮、N-十二烷基吡咯烷酮、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、甲醇、乙醇、氨水或水中的任意一種或兩種及以上的組合；

(2)將步驟(1)中所得樣品進(jìn)行超聲處理，超聲處理的功率為100-500W，時(shí)間為1-10h，即可實(shí)現(xiàn)納米線的低維化，獲得納米粒子。

通過(guò)本發(fā)明制備得到的納米粒子為本征納米粒子，純度極高且粒徑均一，尺寸可控。可以作為催化劑、醫(yī)用材料、吸波材料、電磁功能材料等廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，具有良好的發(fā)展前景。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

(1)納米線轉(zhuǎn)化完全，顯著增加了所獲得的納米粒子的數(shù)目。

(2)制備得到的納米粒子純度極高而且粒徑均一，尺寸大小可控。

(3)制備工藝簡(jiǎn)單、高效，克服了現(xiàn)有技術(shù)成本高，工藝復(fù)雜的問(wèn)題，適用于大規(guī)模生產(chǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1中的銀納米線的掃描電鏡照片。

圖2為實(shí)施例1所得的銀納米粒子的掃描電鏡照片。

具體實(shí)施方式：

為便于理解，本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，以下實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，僅用于幫助理解本發(fā)明，因而不應(yīng)視為限定本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

將直徑為200納米，長(zhǎng)度為30微米的銀納米線分散在溶劑N-甲基吡咯烷酮中，設(shè)定溫度100℃攪拌處理1h，將所得樣品以300W的超聲功率進(jìn)行超聲2h處理，即獲得銀納米粒子。

圖1為實(shí)施例1中銀納米線的掃描電鏡照片，由圖1可知，銀納米線長(zhǎng)度為30微米。圖2為實(shí)施例1所得的銀納米粒子的掃描電鏡照片，由圖2可知，銀納米線已完全轉(zhuǎn)化為銀納米粒子，轉(zhuǎn)化后的銀納米粒子尺寸為30納米左右，且粒徑均一。

實(shí)施例2

將直徑為1000納米，長(zhǎng)度為100微米的鐵鉑納米線分散在溶劑甲酰胺中，設(shè)定溫度200℃攪拌處理12h，將所得樣品以500W的超聲功率進(jìn)行超聲0.5h處理，即獲得鐵鉑納米粒子。

實(shí)施例3

將直徑為10納米，長(zhǎng)度為1微米的硅納米線分散在溶劑N，N-二甲基乙酰胺中，設(shè)定溫度20℃攪拌處理48h，將所得樣品以100W的超聲功率超聲探頭超聲10h處理，即獲得硅納米粒子。

實(shí)施例4

將直徑為30納米，長(zhǎng)度為50微米的氧化鋅納米線分散在溶劑N-環(huán)己基吡咯烷酮中，設(shè)定溫度80℃攪拌處理12h，將所得樣品以300W的超聲功率進(jìn)行超聲5h處理，即獲得氧化鋅納米粒子。

實(shí)施例5

將直徑為200納米，長(zhǎng)度為40微米的聚苯胺納米線分散在溶劑乙醇中，設(shè)定溫度60℃攪拌處理4h，將所得樣品以500W的超聲功率進(jìn)行超聲0.5h處理，即獲得聚苯胺納米粒子。

實(shí)施例6

將直徑為100納米，長(zhǎng)度為100微米的鎳納米線分散在溶劑二甲基亞砜中，設(shè)定溫度150℃靜置3h，將所得樣品以400W的超聲功率進(jìn)行超聲1h處理，即獲得鎳納米粒子。

實(shí)施例7

將直徑為50納米，長(zhǎng)度為5微米的二氧化硅納米線分散在溶劑甲酰胺、N-甲基甲酰胺和甲醇的混合液中，設(shè)定溫度100℃攪拌處理6h，將所得樣品以50W的超聲功率進(jìn)行超聲120h處理，即獲得二氧化硅納米粒子。

實(shí)施例8

將直徑為500納米，長(zhǎng)度為10微米的鐵納米線分散在溶劑N-甲基吡咯烷酮中，設(shè)定溫度100℃攪拌處理5h，將所得樣品以1000W的超聲功率進(jìn)行超聲1h處理，即獲得鐵納米粒子。

對(duì)比例1

將直徑為200納米，長(zhǎng)度為30微米的銀納米線分散在溶劑N-甲基吡咯烷酮中，設(shè)定溫度100℃攪拌處理1h，無(wú)法獲得銀納米粒子。

對(duì)比例2

將直徑為200納米，長(zhǎng)度為30微米的銀納米線分散在溶劑N-甲基吡咯烷酮中，以300W的超聲功率進(jìn)行超聲2h處理，無(wú)法獲得銀納米粒子。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說(shuō)明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。