專利名稱：制備高純度銀粒子的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成銀粒子的方法，該方法包括將草酸銀分散到合適載體上，然后在高于或等于100℃溫度下來加熱分解草酸銀。
背景技術(shù)：
已經(jīng)開發(fā)了許多種合成銀粒子的方法，這些方法包括但不限于化學(xué)還原、光化學(xué)、聲化學(xué)和氣體蒸發(fā)的方法。這些方法中，化學(xué)還原法由于生產(chǎn)的簡(jiǎn)便性而被廣泛使用。但是，采用化學(xué)還原法制備的銀粉末可能被反應(yīng)過程中所使用的還原劑、表面活性劑和雜質(zhì)離子污染，它們可能是要求高電導(dǎo)率的電子器件領(lǐng)域或者要求高純度的抗菌領(lǐng)域的限制因素。
為了解決這些問題，需要一種能夠在不需要表面活性劑和還原劑，或者只需要少量表面活性劑的條件下制備高純度銀粉末和銀膠體的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在不需要表面活性劑和還原劑，或者只需要最少量表面活性劑條件下合成高純度銀粒子和銀膠體的方法。本發(fā)明中，通過將草酸銀分散到合適載體，然后在高于或等于100℃的溫度熱分解草酸銀，來合成高純度銀粒子和銀膠體，而達(dá)到本發(fā)明的目的。
通過本發(fā)明方法合成高純度銀粒子和銀膠體的過程包括以下步驟(i)草酸銀合成步驟；(ii)將草酸銀分散到合適載體，例如水、醇等，包括一種以上的載體的組合的步驟；和(iii)在高于或等于100℃的溫度，大于大氣壓力下，加熱分散在所述載體中的草酸銀的步驟。
由下面結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式和所附權(quán)利要求的詳細(xì)描述能更好地理解本發(fā)明的這些特征和其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)。
附圖簡(jiǎn)述

圖1所示是在實(shí)施例1所述的條件下獲得的銀粒子的顯微照片。
圖2所示是在實(shí)施例2所述的條件下獲得的銀粒子的顯微照片。
圖3所示是在實(shí)施例3所述的條件下獲得的銀粒子的顯微照片。
圖4所示是在實(shí)施例4所述的條件下獲得的銀粒子的顯微照片。
圖5所示是在實(shí)施例5所述的條件下獲得的銀粒子的顯微照片。
圖6所示是在實(shí)施例6所述的條件下獲得的銀粒子的顯微照片。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式下面，參見圖1-6，描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
本發(fā)明中，制備銀粒子和銀膠體包括以下三個(gè)步驟(i)合成草酸銀(Ag2C2O4)的步驟；(ii)將草酸銀到合適載體，例如水、醇等，包括一種以上的載體組合的步驟；和(iii)在高于或等于100℃的溫度，大于大氣壓力下，加熱分散在所述載體中的草酸銀，通過草酸銀分解形成銀粒子或銀膠體的步驟。
將水溶性銀化合物的第一溶液與草酸鹽化合物的第二溶液混合在一起，沉淀草酸銀。該銀化合物可以是AgNO3。草酸鹽化合物可以是草酸鈉或草酸。但是，本發(fā)明不限于這些特定的化合物，而可以包括任何兩種在混合時(shí)可以形成草酸銀的溶液。進(jìn)行水清洗，優(yōu)選水清洗兩遍或多遍，從沉淀的草酸銀除去雜質(zhì)離子后，將該草酸銀用作合成銀粉末或銀膠體的原料。
將合成的草酸銀分散到合適載體中。草酸銀幾乎不溶于該載體，但可以采用超聲波以固體粒子分散。合適的載體包括能分散草酸銀以有效傳遞熱量的任何類型的載體。選擇的載體具有類似于表面活性劑的性能，以防止在草酸銀熱分解時(shí)形成的銀粒子聚集。例如，由烷基和羥基組成的醇。通常，烷基具有疏水性，而羥基具有親水性。具有疏水性和親水性的有機(jī)物質(zhì)能發(fā)揮表面活性劑的作用。但是，具有高碳數(shù)的有機(jī)物質(zhì)會(huì)主要是疏水性，因此在本發(fā)明的方法中會(huì)失去作為表面活性劑的能力。通常，高碳原子數(shù)的有機(jī)物質(zhì)具有優(yōu)良的表面活性劑的性能。但是，在本發(fā)明中，觀察到高碳原子數(shù)的有機(jī)物質(zhì)使銀粒子聚集。此外，高碳原子數(shù)的有機(jī)物質(zhì)不能與水很好混合。因此，本發(fā)明限于低碳原子數(shù)的醇，甲醇、乙醇和丙醇。在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，水也很有效。因此，合適載體包括乙醇、丙醇、水或者一種以上這些載體的組合。
為實(shí)施本發(fā)明而選擇的載體都是低沸點(diǎn)的水(100℃)，甲醇(64.65℃)，乙醇(78.3℃)和丙醇(82℃)。因此，當(dāng)在一個(gè)容器內(nèi)，在高于或等于100℃下加熱分散有草酸銀的載體時(shí)，壓力始終高于大氣壓。當(dāng)使用水作為載體時(shí)典型的反應(yīng)壓力約為1.86×105N/m2，當(dāng)使用乙醇作為載體時(shí)約為5.31×105N/m2。在草酸銀熱分解期間，按照式Ag2C2O4＝2Ag+2CO2，草酸銀(Ag2C2O4)分解成銀(Ag)和二氧化碳(CO2)。需要時(shí)，可以對(duì)在草酸銀熱分解期間放出的二氧化碳?xì)怏w和載體蒸氣抽真空，但小于約6.89×104N/m2的壓降不會(huì)影響銀粒子的質(zhì)量。
將分散在載體中的草酸銀放入一個(gè)封閉的反應(yīng)器中，加熱分散的草酸銀和載體至至少100℃，合成銀粉末或各種形態(tài)因子的膠體。這種方法可任選使用表面活性劑，以防止銀粒子的凝結(jié)或聚集。在用以制備草酸銀的水溶性銀溶液或草酸鹽溶液中加入表面活性劑，或者在混合兩種溶液制備了草酸銀之后加入表面活性劑。這種方法使用的表面活性劑可包括陰離子型表面活性劑、陽離子型表面活性劑、兩性表面活性劑、非離子表面活性劑、含氟化合物表面活性劑和可聚合的表面活性劑，或者它們的組合，加入這些表面活性劑有助于形成銀粒子和碎銀屑或防止銀屑聚結(jié)。適用于本發(fā)明的表面活性劑包括PVP(聚乙烯基吡咯烷酮)和明膠。
采用本發(fā)明方法制備銀粒子或銀膠體時(shí)與表面活性劑的添加量無關(guān)，但是，要求將表面活性劑量限定在小于銀重量的80％。例如，如果在反應(yīng)器中放入10克銀，表面活性劑如PVP或明膠的重量應(yīng)小于8克。
實(shí)施例1將2.8克草酸銀放入300cc蒸餾水中后，進(jìn)行10分鐘的超聲處理，以分散該粒子。分散的草酸銀在130℃反應(yīng)15分鐘，獲得含圖1所示的銀粒子的溶液。
實(shí)施例2將28克草酸銀放入1000cc乙醇中后，進(jìn)行10分鐘的超聲處理，以分散該粒子。分散的草酸銀在134℃反應(yīng)15分鐘，獲得含圖2所示的銀粒子的溶液。
實(shí)施例3將70毫克草酸銀放入1000cc乙醇中后，進(jìn)行10分鐘的超聲處理，以分散該粒子。分散的草酸銀在135℃反應(yīng)25分鐘，獲得含圖3所示的納米級(jí)銀粒子的溶液。
實(shí)施例4將4.2克草酸銀放入水(50體積％)和乙醇(50體積％)的混合溶液中后，該溶液在130℃反應(yīng)15分鐘，合成圖4所示的0.5微米的銀粒子。
實(shí)施例5將30重量％PVP(聚乙烯基吡咯烷基酮)放入在1升水中的4.2克草酸銀中，進(jìn)行超聲處理以分散粒子。分散的粒子在135℃反應(yīng)20分鐘，合成圖5所示的0.5微米的銀粒子。
實(shí)施例6將10克明膠放入在1升水中的28克草酸銀中，進(jìn)行超聲處理以分散粒子。分散的粒子在135℃反應(yīng)15分鐘，合成圖6所示的小于或等于50納米的銀粒子。
工業(yè)應(yīng)用由于銀粒子固有的高電導(dǎo)率和抗菌性，銀粒子被廣泛用于電子工業(yè)以及其它要求抗菌的工業(yè)。參照一些優(yōu)選和可選擇的實(shí)施方式描述了本發(fā)明，這些實(shí)施方式僅用來示例，不構(gòu)成對(duì)由所附權(quán)利要求書提出的本發(fā)明的范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種制備銀粒子的方法，該方法包括以下步驟(a)將固體草酸銀粒子分散在一載體中；和(b)在大于大氣壓的壓力下加熱所述分散的草酸銀至至少100℃，將所述草酸銀分解為銀粒子。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括在步驟(a)之前制備所述草酸銀的步驟，即將銀化合物的第一溶液與草酸鹽化合物的第二溶液混合，形成草酸銀。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，該方法還包括在(b)的加熱步驟之前，在所述分散的草酸銀中加入表面活性劑的步驟。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述表面活性劑選自陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性表面活性劑、非離子表面活性劑、含氟化合物的表面活性劑、可聚合的表面活性劑，以及它們的任意組合。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該方法還包括在所述混合步驟之前在所述第一溶液中加入表面活性劑的步驟。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述表面活性劑選自陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性表面活性劑、非離子表面活性劑、含氟化合物的表面活性劑、可聚合的表面活性劑，以及它們的任意組合。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該方法還包括在所述混合步驟之前在所述第二溶液中加入表面活性劑的步驟。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述表面活性劑選自陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性表面活性劑、非離子表面活性劑、含氟化合物的表面活性劑、可聚合的表面活性劑，以及它們的任意組合。
9.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，分散步驟(a)包括將草酸銀加入所述載體，并對(duì)草酸銀和載體的混合物進(jìn)行超聲處理。
10.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述載體選自水、甲醇、乙醇、丙醇，以及它們的任意混合物。
11.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述銀化合物是AgNO3。
12.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述草酸鹽化合物選自草酸鈉和草酸。
13.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該方法還包括在制備草酸銀后用水清洗草酸銀，以除去雜質(zhì)的步驟。
14.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述表面活性劑選自PVP(聚乙烯基吡咯烷酮)或明膠。
15.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述表面活性劑選自PVP(聚乙烯基吡咯烷酮)或明膠。
16.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述表面活性劑選自PVP(聚乙烯基吡咯烷酮)或明膠。
17.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在步驟(b)中所述表面活性劑量不大于銀的80重量％。
18.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在步驟(b)中所述表面活性劑量不大于銀的80重量％。
19.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在步驟(b)中所述表面活性劑量不大于銀的80重量％。
全文摘要
一種在不需要加入表面活性劑或還原劑，或者只需要少量表面活性劑還原劑下合成高純度銀粒子和銀膠體的方法。該構(gòu)成方法包括以下步驟(i)草酸銀合成步驟；(ii)將草酸銀分散到合適載體的步驟；和(iii)在至少100℃的溫度，加熱分散在所述載體中的草酸銀的步驟。依據(jù)反應(yīng)條件、載體和表面活性劑的類型可以合成各種形態(tài)因子和尺寸的銀粒子和銀膠體。
文檔編號(hào)B22F9/20GK101065205SQ200580034820
公開日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2005年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月14日
發(fā)明者金仁洙, 李昌根, 金尚淏, C·E·小史密斯, 金永真 申請(qǐng)人:托庫(kù)森美國(guó)股份有限公司