：本發(fā)明涉及納米金屬粉末材料制備，具體來說涉及一種徑厚可控片狀納米銀及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

0、
背景技術(shù)：

1、在貴金屬中，銀具有最大的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率，且價格相對低廉。銀粉的形貌參數(shù)對其使用性能有較大的影響。球形納米銀粉粒子通過點和點的相互接觸來形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，片狀納米銀粒子通過面與面的相互接觸來形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，這樣一來，由于片狀粒子比球形銀粉粒子具有更大的接觸面積，粒子與粒子之間更容易形成燒結(jié)頸，因此更便于形成致密的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。此外，制備片徑、厚度可控的片狀納米銀有利于建立片狀納米銀的尺寸和使用性能之間的構(gòu)效關(guān)系，為其大規(guī)模應(yīng)用提供理論依據(jù)和材料基礎(chǔ)。

2、使用液相還原、晶種誘導(dǎo)法制備片狀納米銀是最具備片狀納米銀工業(yè)化制備的路徑。但是，目前報道的制備方法難以在片狀納米銀的片徑、片厚尺寸上實現(xiàn)精細(xì)化調(diào)控。特別在厚度方向上，主要使用鹵素封端的方式實現(xiàn)厚度的調(diào)控。眾所周知的，電子行業(yè)對材料鹵素含量有嚴(yán)格的要求，使用鹵素調(diào)控片狀納米銀厚度后，鹵素原子殘留在片狀納米銀表面，將會嚴(yán)重影響所制備片狀納米銀的應(yīng)用性能。

3、因此，基于現(xiàn)狀，開發(fā)無需使用鹵素、且能夠精準(zhǔn)控制徑厚的片狀納米銀的制備方法是當(dāng)務(wù)之急。

技術(shù)實現(xiàn)思路

0、
技術(shù)實現(xiàn)要素：

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而完成的，發(fā)明人在經(jīng)過反復(fù)精心實驗研究發(fā)現(xiàn)，水合肼不僅能夠作為還原劑，還能作為封端劑選擇性吸附銀的晶面，實現(xiàn)厚度方向的調(diào)控。也就是說，本發(fā)明提供了一種無需使用鹵素作為封端劑，且能夠精細(xì)化調(diào)控片狀納米銀顆粒片徑和厚度的液相還原制備方法。本發(fā)明制備的徑厚可控的片狀納米銀可應(yīng)用于導(dǎo)熱、導(dǎo)電材料。

2、具體來說，

3、本發(fā)明的第一方面提供了一種上述徑厚可控的片狀納米銀的制備方法，其是一種徑厚可控的片狀納米銀的液相還原制備方法，具體步驟如下：

4、(1)晶種的制備

5、在20～30℃、300～500rpm的攪拌條件下，向燒杯中加入有機溶劑a和表面活性劑，攪拌均勻得到溶液b。隨后向溶液b中加入銀鹽，充分溶解得到溶液c。溶液c在300～500rpm攪拌下加熱至100-160℃反應(yīng)2-8h，自然冷卻至室溫，得到晶種d；

6、(2)徑厚可控的片狀納米銀的制備

7、配制銀鹽水溶液e，還原劑水溶液f；配制晶種d的水溶液g，使用濃硝酸調(diào)節(jié)溶液g的ph至1～7；將溶液g的ph調(diào)低至1～7可以使還原反應(yīng)得到動力學(xué)控制產(chǎn)物。這是由于水合肼在高ph下的還原性極強，所以得到的是熱力學(xué)控制的球形顆粒而不是片狀顆粒，因此，本發(fā)明的溶液g的ph為低于7。

8、在5～40℃、100～500rpm的機械攪拌下，向晶種溶液g中同時以相同的滴加速度滴加銀鹽水溶液e和還原劑水溶液f，滴加速率為0.2～20ml/min，滴加完畢后繼續(xù)反應(yīng)2～10h，得到片狀納米銀分散液。

9、所述分散液經(jīng)過離心后得到片狀納米銀。

10、對于上述制備方法，首先制備晶種，再使用晶種誘導(dǎo)生長得到片狀納米銀。

11、其次通過調(diào)控溶液g中的晶種濃度、溶液e和溶液f中銀鹽與還原劑的摩爾比，從而實現(xiàn)片徑和片厚的控制。

12、一個優(yōu)選的方案，步驟(1)中，所述有機溶劑a選自n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、n-乙基吡咯烷酮中的一種或多種；所述表面活性劑選自聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、檸檬酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、明膠、檸檬酸中的一種或多種；所述銀鹽選自硝酸銀、甲酸銀、乙酸銀、丁酸銀、苯甲酸銀中的一種或多種；按照有機溶劑的質(zhì)量為100份計，表面活性劑的用量為5～15份，銀鹽的用量為0.5～5份；

13、一個優(yōu)選的方案，步驟(2)中，所述還原劑為水合肼；溶液e、溶液f的體積相等，溶液e的濃度為0.05～0.5mol/l，溶液f的濃度為0.025～1.25mol/l，溶液g的濃度為5～100g/l，水合肼與銀鹽的摩爾比為0.4～2，溶液g和溶液e或者溶液f的體積比為1～4，離心力為500～8000g，離心時間為5～30min；

14、一個優(yōu)選的方案，其它條件固定時，隨著溶液g中晶種d濃度的升高，片狀納米銀的片徑和厚度同步減小。這是由于晶種的尺寸是固定的，晶種濃度越高，單個晶種能夠得到的銀原子越少，因此片徑和厚度同步減小。

15、一個優(yōu)選的方案，其它條件固定時，溶液e、溶液f中水合肼：銀鹽的摩爾比在0.4～2時，隨著還原劑水合肼用量的增加，片狀納米銀的片厚增大、片徑減小。這是由于：水合肼對銀的不同晶面存在選擇性吸附，且水合肼對銀的{100}和{110}晶面的吸附能大于{111}晶面。當(dāng)其它條件固定時，隨著水合肼的濃度提高，{100}和{110}晶面被封端的程度也增大，由此導(dǎo)致片狀納米銀的片徑減小而厚度增加。因此水合肼的濃度需要控制在適當(dāng)?shù)姆秶?dāng)水合肼的濃度過低時，銀鹽不能被完全還原；當(dāng)水合肼的濃度過高時，還原速率過快，銀原子生長由熱力學(xué)控制，產(chǎn)物多為球形顆粒。

16、一種優(yōu)選的方案，所述溶液e、溶液f的體積相等，溶液g和溶液e或者溶液f的體積比為1～4。

17、本發(fā)明的第二個方面提供了一系列的片徑厚可控的片狀納米銀，其是利用上述的制備方法得到的徑厚可控的片狀納米銀，其特征在于，所述片狀納米銀的形貌為三角形和/或六邊形，且片狀納米銀的含量大于等于90％，所述片狀納米銀的片徑范圍在300～2000nm，片厚范圍在10～200nm。

18、一種優(yōu)選的方案，所述片狀納米銀的片徑范圍在400～1500nm，片厚范圍在20～160nm。

19、本發(fā)明的第三個方面提供了上述制備方法得到的徑厚可控片狀納米銀在導(dǎo)熱、導(dǎo)電材料中的應(yīng)用。

20、本發(fā)明的有益效果：

21、根據(jù)本發(fā)明，提供一種徑厚可控片狀納米銀的液相還原的制備方法，此時，水合肼不僅能夠作為還原劑，而且還能作為封端劑選擇性吸附銀的晶面，實現(xiàn)厚度方向的調(diào)控的片狀納米銀，通過調(diào)節(jié)水合肼：銀鹽的摩爾比從而能夠?qū)崿F(xiàn)片狀納米銀徑厚的精細(xì)化控制；此外，本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，厚度方向的調(diào)控不涉及鹵素離子的引入，因此對片狀納米銀的使用性能無影響；最后，本發(fā)明提供的系列片狀納米銀為片狀納米銀徑厚參數(shù)與使用性能構(gòu)效關(guān)系的建立提供了基礎(chǔ)材料。

技術(shù)特征：

1.一種徑厚可控的片狀納米銀的制備方法，具體步驟如下：

2.如權(quán)利要求1所述的徑厚可控的片狀納米銀的制備方法，其中，所述有機溶劑a選自n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、n-乙基吡咯烷酮中的一種或多種。

3.如權(quán)利要求1所述的徑厚可控的片狀納米銀的制備方法，其中，所述表面活性劑選自聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、檸檬酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、明膠、檸檬酸中的一種或多種。

4.如權(quán)利要求1所述的徑厚可控的片狀納米銀的制備方法，其中，所述銀鹽選自硝酸銀、甲酸銀、乙酸銀、丁酸銀、苯甲酸銀中的一種或多種。

5.如權(quán)利要求1所述的徑厚可控的片狀納米銀的制備方法，其中，按照有機溶劑的質(zhì)量為100份計，表面活性劑的用量為5～15份，銀鹽的用量為0.5～5份。

6.如權(quán)利要求1所述的徑厚可控的片狀納米銀的制備方法，其中，所述還原劑為水合肼。

7.如權(quán)利要求1所述的徑厚可控的片狀納米銀的制備方法，其中，e、f溶液的體積相等，e溶液的濃度為0.05～0.5mol/l，f溶液的濃度為0.025～1.25mol/l，g溶液的濃度為5～100g/l，水合肼與銀鹽的摩爾比為0.4～2。

8.如權(quán)利要求1所述的徑厚可控的片狀納米銀的制備方法，其中，溶液e、f的體積相等，溶液g和溶液e或者溶液f的體積比為1～4。

9.一種利用權(quán)利要求1所述的制備方法得到的徑厚可控的片狀納米銀，其特征在于，所述片狀納米銀的形貌為三角形、六邊形，片狀納米銀的含量大于等于90％，

10.一種應(yīng)用，將權(quán)利要求1～8所述的制備方法得到的徑厚可控的片狀納米銀應(yīng)用于導(dǎo)電、導(dǎo)熱材料中。

技術(shù)總結(jié)
一種徑厚可控的片狀納米銀顆粒的制備方法，其特征在于，先制備晶種，再使用晶種誘導(dǎo)生長得到片狀納米銀。通過調(diào)控晶種濃度、溶液銀鹽與還原劑的摩爾比，可以實現(xiàn)片徑和片厚的控制。隨著晶種濃度的升高，片狀納米銀的片徑和厚度同步減小。在一定范圍內(nèi)，隨著還原劑水合肼用量的增加，片狀納米銀的片厚增大、片徑減小。片狀納米銀的形貌為三角形、六邊形，片狀納米銀的含量大于等于90％。片狀納米銀的片徑范圍在300～2000nm，厚度范圍在10～200nm。所述徑厚可控片狀納米銀可應(yīng)用與導(dǎo)熱、導(dǎo)電材料的制備。

技術(shù)研發(fā)人員：薛探龍,張振斌,趙彥弘,王琰詔,蔡瑞,楊志民,楊劍
受保護的技術(shù)使用者：有研工程技術(shù)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10