專利名稱：納米銀的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米銀的制造方法，也即是一種銀超微粒子的制備方法，屬輻射化學(xué)制造納米材料工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
納米銀的應(yīng)用前景非常廣闊，它可以用作集成電路中的導(dǎo)電銀漿，如果在化纖中加入少量的納米銀，可以改變化纖品的某些性能，并且具有很強(qiáng)的殺菌能力，納米銀晶體作為稀釋制冷機(jī)的熱交換器效率較傳統(tǒng)材料高30％，另外納米銀還可用作催化劑，照相制版以及增強(qiáng)喇曼光譜等，將納米銀摻雜在半導(dǎo)體或者絕緣體中，則可獲得較大的三階非線性極化率，利用這一特性可制作光電器件如光開關(guān)。納米銀的制備方法目前主要采用化學(xué)沉積法、光聚合—還原法、機(jī)械研磨法、濺射法、氣體冷凝法、電極法、電鍍法、蒸鍍法、化學(xué)氧化還原法、等離子氧化——還原循環(huán)法等。這些方法各有千秋，需要不同，可采取不同的制備方法。用輻照化學(xué)技術(shù)制備納米材料是一種較新的方法，目前比較廣泛使用的為γ射線輻射法，它是利用鈷60Co同位素釋放的γ射線輻照反應(yīng)體系，以獲取納米材料，該方法有些缺點(diǎn)其一，60Co同位素是放射性物質(zhì)，當(dāng)它不能被利用時(shí)，將成為放射性廢物，對環(huán)境和安全不利；其二，用γ射線制備納米材料往往是間斷式的，不能連續(xù)生產(chǎn)。從目前情況看，還未見有其他適合的輻射源來制備納米銀材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過其他輻射源，即電子加速器產(chǎn)生的電子束作為輻射源來制備納米銀。
本發(fā)明的一種納米銀的制造方法，主要采用輻射化學(xué)來制備，其特征在于該方法具有以下的工藝過程和工藝步驟a.首先，用FA1004上皿式電子天平稱取一定量的硝酸銀，將其溶于蒸餾水中，使其銀離子的濃度達(dá)0.005-0.02mol/100ml；然后加入親水性的表面活性劑聚乙烯醇(PVA)，加入量為0.5-1克/100ml；攪拌均勻后再加入作為氧化性自由基OH·清除劑的異丙醇(IPA)，加入量為10-50ml/100ml；配制過程在暗室中進(jìn)行，且將配好的溶液放置在避光容器中，待輻照；
b.將上述盛有配制好的溶液的密封容器放在絕緣芯電子加速器產(chǎn)生的電子束的輻射下進(jìn)行輻照處理，其輻照劑量為1-50Mrad；c.然后用無水乙醇洗滌經(jīng)輻照的試樣，并在高速離心機(jī)種離心分離，反復(fù)多次，以去除溶液中未反應(yīng)的離子以及親水表面活性劑聚乙烯醇(PVA)；d.將試樣在真空干燥箱中烘干，溫度為60℃，烘干時(shí)間為10-16小時(shí)，最終可得黑色的納米銀粉末。
上述的銀離子濃度最適宜為0.0015-0.02mol/100ml；表面活性劑聚乙烯醇(PVA)最適宜加入量為0.7-0.8克/100ml；異丙醇(IPA)最適宜加入量為30-40ml/100ml。
上述的電子加速器電子束的輻照劑量最適宜為25-30Mrad。
本發(fā)明方法主要采用硝酸銀作為銀離子的來源，利用工業(yè)電子加速器將水溶液電離所產(chǎn)生的H·水合電子e-ag等具有還原性粒子和自由基，將銀離子逐步還原成銀原子，銀原子聚集成晶核，通過親水性表面活性劑聚乙烯醇(PVA)控制晶核的生長速率以控制顆粒的尺寸，使晶粒達(dá)到納米級。
本發(fā)明方法的制備過程中，表面活性劑聚乙烯醇(PVA)的加入，可以對粒子進(jìn)行表面改性，在粒子表面覆蓋一層聚合物，這樣不但可以控制粒子成核的生長，而且可以防止溶液揮發(fā)時(shí)由于金屬原子顆粒的高表面能、高化學(xué)能而發(fā)生的粒子團(tuán)聚現(xiàn)象。加入異丙醇(TPA)的作用是清除氧化性自由基OH·。
本發(fā)明有諸多優(yōu)點(diǎn)1.可在常溫常壓下不使用任何催化劑就能進(jìn)行制造。2.采用電子束作為輻射源的方法來制備納米銅材料，其工藝流程簡單，容易建立連續(xù)式的生產(chǎn)方式，而且生產(chǎn)周期短。3.電子加速器關(guān)閉，電子束消失，故無污染、無公害，有利于環(huán)保，而且安全性好，4.制備的納米銀顆粒呈球形，大小均勻，分散性好。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明方法的實(shí)施例敘述于后實(shí)施例一本實(shí)施例的具體制備步驟如下a.首先，用FA1004上皿式電子天平稱取一定量的硝酸銀，將其溶于蒸餾水中，使其銀離子的濃度達(dá)0.01mol/100ml；然后加入親水性的表面活性劑聚乙烯醇(PVA)，加入量為0.7克/100ml；攪拌均勻后再加入氧化性自由基OH·自由基清除劑異丙醇(IPA)，加入量為2ml/100ml；配制過程在暗室中進(jìn)行，且將配好的溶液放置在避光容器中，待輻照；b.將上述制備好的膠體溶液在絕緣芯電子加速器產(chǎn)生的電子束的輻射下進(jìn)行輻照處理，其輻照劑量為20Mrad；c.然后用無水醇洗滌輻照試樣，并在高速離心機(jī)種離心分離，反復(fù)多次，以去除溶液中未反應(yīng)的離子以及親水表面活性劑聚乙烯醇(PVA)；d.將試樣在真空干燥箱中烘干，溫度為60℃，烘干時(shí)間為10小時(shí)，最終可得黑色的納米銀粉末。
將所制得的式樣進(jìn)行各項(xiàng)特性測試，測試情況及其結(jié)果如下用x射線衍射分析(XRD)，從衍射峰值可以確定所制備的黑色粉末為納米銀。
利用日立800高分辨透射電子顯微鏡(TEM)進(jìn)行觀察，可見到所制備的納米銀的顆粒為球形，顆粒大小均勻，其粒徑分布在20nm-40nm之間。
通過NETZSCH STA 409 PG/PC型熱分析儀測試材料的熔點(diǎn)，所制備的納米銅的熔點(diǎn)為128.5℃，而普通的銅的熔點(diǎn)為961.6℃。這表明當(dāng)銅顆粒達(dá)到納米級時(shí)，材料的性能發(fā)生很大的改變。因此可利用材料的這種性能將納米銀制成低熔點(diǎn)的電子漿料，可在低溫下進(jìn)行燒結(jié)進(jìn)行納米焊接。
實(shí)施例二本實(shí)施例的具體制備步驟如下a.首先，用FA1004上皿式電子天平稱取一定量的硝酸銀，將其溶于蒸餾水中，使其銀離子的濃度達(dá)0.02mol/100ml；然后加入親水性的表面活性劑聚乙烯醇(PVA)，加入量為1克/100ml；攪拌均勻后再加入氧化性自由基OH·自由基清除劑異丙醇(IPA)，加入量為40ml/100ml；配制過程在暗室中進(jìn)行，且將配好的溶液放置在避光容器中，待輻照；b.將上述制備好的膠體溶液在絕緣芯電子加速器產(chǎn)生的電子束的輻射下進(jìn)行輻照處理，其輻照劑量為40Mrad；c.然后用無水醇洗滌輻照試樣，并在高速離心機(jī)種離心分離，反復(fù)多次，以去除溶液中未反應(yīng)的離子以及親水表面活性劑聚乙烯醇(PVA)；d.將試樣在真空干燥箱中烘干，溫度為60℃，烘干時(shí)間為16小時(shí)，最終可得黑色的納米銀粉末。
權(quán)利要求
1.一種納米銀的制造方法，主要采用輻射化學(xué)來制備，其特征在于該方法具有以下的工藝過程和工藝步驟a.首先，用FA1004上皿式電子天平稱取一定量的硝酸銀，將其溶于蒸餾水中，使其銀離子的濃度達(dá)0.005-0.02mol/100ml；然后加入親水性的表面活性劑聚乙烯醇(PVA)，加入量為0.5-1克/100ml；攪拌均勻后再加入作為氧化性自由基OH·清除劑的異丙醇(IPA)，加入量為10-50ml/100ml；配制過程在暗室中進(jìn)行，且將配好的溶液放置在避光容器中，待輻照；b.將上述盛有配制好的溶液的密封容器放在絕緣芯電子加速器產(chǎn)生的電子束的輻射下進(jìn)行輻照處理，其輻照劑量為1-50Mrad；c.然后用無水乙醇洗滌經(jīng)輻照的試樣，并在高速離心機(jī)種離心分離，反復(fù)多次，以去除溶液中未反應(yīng)的離子以及親水表面活性劑聚乙烯醇(PVA)；d.將試樣在真空干燥箱中烘干，溫度為60℃，烘干時(shí)間為10-16小時(shí)，最終可得黑色的納米銀粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米銀的制造方法，其特征在于，所述的銀離子濃度最適宜為0.0015-0.02mol/100ml；表面活性劑聚乙烯醇(PVA)最適宜加入量為0.7-0.8克/100ml；異丙醇(IPA)最適宜加入量為30-40ml/100ml。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米銀的制造方法，其特征在于，所述的電子加速器電子束的輻照劑量最適宜為25-30Mrad。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米銀的制造方法，也即是一種銀超微粒子的制備方法，屬輻射化學(xué)制造納米材料工藝技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明方法主要采用輻射化學(xué)來制備納米銀，其工藝過程中，主要以硝酸銀為銀粒子的來源，以異丙醇(IPA)為水溶液中氧化性自由清除劑；并通過親水性的表面活性劑聚乙烯醇(PVA)來控制晶核的生長速度以控顆粒尺寸，并且利用電子加速器產(chǎn)生的電子束進(jìn)行輻照處理，將輻照后的溶液經(jīng)洗、離心分離，烘干，即可得黑色的納米銀粉末。本發(fā)明工藝流程簡單，生產(chǎn)周期短、無污染、無公害、安全性好。制得的納米銀顆粒呈球形，大小均勻，分散性好。
文檔編號B22F9/30GK1557588SQ200410015789
公開日2004年12月29日 申請日期2004年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月13日
發(fā)明者周瑞敏, 辛立輝 申請人:上海大學(xué)