一種制備納米銀粉的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制備納米銀粉的方法，是采用銀氨溶液和抗壞血酸并添加馬來酸酐進(jìn)行液相還原反應(yīng)制備納米銀溶膠；在超聲反應(yīng)釜中用180r／min的低速攪拌，緩慢勻速滴加調(diào)節(jié)劑，得納米銀混合溶液；通過膜分離，去除雜質(zhì)，得到納米銀分散液，再往納米銀分散液中加入無水乙醇和馬來酸酐，采用噴霧干燥設(shè)備進(jìn)行噴霧干燥，得到納米銀粉。本發(fā)明可以制得粒徑30?60nm的納米銀粉，解決了超濾膜分離后銀粒子還會(huì)長大、納米銀合成時(shí)粒徑不均勻、納米銀分離和制粉時(shí)團(tuán)聚、結(jié)塊的問題；而且制備過程操作簡單，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、批量化生產(chǎn)。
【專利說明】
一種制備納米銀粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種制備納米銀粉的方法，屬于納米科技領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入21世紀(jì)的今天，納米材料技術(shù)成為當(dāng)今最具活躍的前沿科學(xué)。隨著電子設(shè)備逐漸朝著體積小、重量輕、成本低、功能多、可靠性高等方向發(fā)展;納米銀粉粒徑小、燒結(jié)溫度低以及流動(dòng)性和均勻性良好，而且納米銀粉的表面積大，增大了銀粉的接觸面積，所以納米銀系導(dǎo)電漿料具有很好的導(dǎo)電性，使得研制和生產(chǎn)納米銀粉、納米銀漿具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。納米銀粉的制備方法分為物理法和化學(xué)法兩大類，物理法如真空冷凝法制備納米銀粉的方法設(shè)備昂貴、設(shè)備技術(shù)要求高，國內(nèi)自主研發(fā)的設(shè)備無法將粒徑準(zhǔn)確控制到納米級(jí)，通常是微米銀粉和納米銀粉混雜在一起?；瘜W(xué)還原法是納米銀粉制備的常用方法，該法是在溶劑體系或水溶液中，將金屬離子在表面活性劑的包裹下用還原劑還原成納米金屬單質(zhì)。該法具有操作簡單、設(shè)備成本低、粒徑相對(duì)分布比較集中等諸多優(yōu)點(diǎn)，但是大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)要想制備顆粒大小均勻和形狀規(guī)則的納米銀粉，必須對(duì)反應(yīng)條件要進(jìn)行準(zhǔn)確控制。而影響銀粉顆粒粒徑的主要因素除了反應(yīng)物的性質(zhì)、反應(yīng)溫度、添加方式、攪拌形式和程度、界面活性劑的使用等條件外，還由于銀粉顆粒之間容易發(fā)生較為嚴(yán)重的聚集形成板結(jié)。由于納米材料尤其是納米粉體的大比表面積使它們具有高活性能，通常是幾個(gè)或多個(gè)晶粒團(tuán)聚在一起，成為顆粒。當(dāng)多晶粉體的團(tuán)聚體的尺寸為O-1OOnm時(shí)才是性能好的納米顆粒。而現(xiàn)有技術(shù)液相還原法制得的銀粉顆粒尺寸遠(yuǎn)大于lOOnm。
[0003]2015年09月23日，中國發(fā)明專利申請(qǐng)公布號(hào)CN104923801A，提供了一種批量化制備納米銀粉的方法，是采用兩步法合成納米銀顆粒，首先向銀鹽、保護(hù)劑及PH調(diào)節(jié)劑混合溶液中緩慢滴加低濃度的還原劑溶液，然后再快速滴加高濃度的還原劑溶液，得到納米銀混合溶液;將上述納米銀混合溶液通過膜分離設(shè)備，去除雜質(zhì)，得到納米銀分散液;最后向納米銀分散液中加入無水乙醇和高分子分散劑，采用噴霧干燥設(shè)備進(jìn)行噴霧干燥，得到一定粒徑的納米銀粉。該工藝由于制超濾膜分離后銀粒子還會(huì)長大，所以制備的納米銀粉粒徑l-500nm離散大，同時(shí)依然存在納米銀分離和制粉時(shí)團(tuán)聚、結(jié)塊的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種制備納米銀粉的方法，該方法可以制得粒徑30-60nm的納米銀粉，解決了超濾膜分離后銀粒子還會(huì)長大、納米銀合成時(shí)粒徑不均勻、納米銀分離和制粉時(shí)團(tuán)聚、結(jié)塊的問題;而且制備過程操作簡單，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、批量化生產(chǎn)。
[0005]本發(fā)明一種制備納米銀粉的方法，其特征是通過以下過程實(shí)現(xiàn):
(1)采用硝酸銀含量為20-10(^/1^的銀氨溶液和抗壞血酸還原劑并添加馬來酸酐[(CH)2(CO)2O]為分散劑進(jìn)行液相還原反應(yīng)制備納米銀溶膠;反應(yīng)溫度為30 °C-45°C
(2)將以下試劑中的一種配成質(zhì)量百分濃度為0.5?10%的溶液，或等重量比例選其中任意兩種配成質(zhì)量百分濃度為0.5-10 %的溶液: 所述試劑為:氫氧化鈉、氨水、醋酸鈉、聚乙烯胺、三乙胺、乙二胺、聚丙烯酰胺、二甲基乙醇胺、聚合氯化鋁；
(3)在工作頻率45kHz的超聲反應(yīng)釜中用180r/min的低速攪拌納米銀溶膠，同時(shí)采用自動(dòng)進(jìn)樣器或微量移液槍向其中緩慢勻速滴加調(diào)節(jié)劑，滴加速度6-8mL/min，至pH為4，得納米銀混合溶液；
(4)將步驟(3)中的納米銀混合溶液通過膜分離設(shè)備，超濾膜材料為聚偏氟乙烯(PVDF)，膜孔徑為40nm;將該納米銀混合溶液倒入膜分離設(shè)備的料灌中，然后加入去離子水，打開循環(huán)栗和管路閥門，納米銀反應(yīng)液經(jīng)過膜組件自動(dòng)進(jìn)行選擇性分離，循環(huán)2次后，去除雜質(zhì)，得到納米銀分散液；
(5)向步驟(4)中的納米銀分散液中加入3%體積分?jǐn)?shù)的無水乙醇和0.5-1%體積分?jǐn)?shù)的馬來酸酐分散劑，采用噴霧干燥設(shè)備進(jìn)行噴霧干燥，干燥設(shè)備為高速離心式噴霧干燥機(jī)，轉(zhuǎn)速50000r/min，進(jìn)風(fēng)溫度150 °C ;得到一定粒徑的納米銀粉。
[0006]所制得的納米銀粉顆粒尺寸為30_60nm。
[0007]本發(fā)明具有如下有益效果:
1、本發(fā)明采用45kHz的超聲容器中用低速攪拌納米銀溶膠，同時(shí)采用自動(dòng)進(jìn)樣器或微量移液槍向其中緩慢勻速滴加調(diào)節(jié)劑，可以控制超濾膜分離前后銀粒子的長大，銀粒子成球狀，粒徑維持不變。粒徑分布窄，銀粉純度高，在乙醇中有良好的分散性。
[0008]2、本發(fā)明在納米銀分散液中加入無水乙醇，可加快干燥速度，提高干燥效率;加入馬來酸酐[(CH) 2 (CO) 20]分散劑，由于馬來酸酐[(CH) 2 (CO) 20]分散劑的競聚率較低，電負(fù)性與銀相同，在150°C下，可形成空間位阻作用，使納米銀顆粒保持一次粒子狀態(tài)，不會(huì)硬團(tuán)聚或結(jié)塊。制備出的納米銀粉易于分散在乙醇等溶劑中，可應(yīng)用于導(dǎo)電銀漿生產(chǎn)。
[0009]3、本發(fā)明噴霧干燥設(shè)備干燥速度快，納米銀分散液液經(jīng)霧化后，表面積大大增加，瞬間就可干燥，干燥后不需粉碎和篩選，加入少量的表面活性劑既可避免納米粒子的團(tuán)聚，又有助于納米銀粉在制備銀漿過程中進(jìn)行分散。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
[0011]下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0012]實(shí)施例1
一種制備納米銀粉的方法是通過以下過程實(shí)現(xiàn)的:
(1)采用硝酸銀含量為60g/L的銀氨溶液和抗壞血酸還原劑并添加馬來酸酐[(CH)2(CO)2O];為分散劑進(jìn)行液相還原反應(yīng)制備納米銀溶膠；馬來酸酐[(CH)2(CO)2O]的加入量是硝酸銀質(zhì)量的3%;反應(yīng)溫度為40°C ;
(2)等重量比例選氨水、醋酸鈉種配成質(zhì)量百分濃度為0.5?10%的溶液；
(3)在工作頻率45kHz的超聲反應(yīng)釜中用180r/min的低速攪拌納米銀溶膠，同時(shí)采用自動(dòng)進(jìn)樣器或微量移液槍向其中緩慢勻速滴加調(diào)節(jié)劑，滴加速度7mL/min，至pH為4，得納米銀混合溶液；
(4)將步驟(3)中的納米銀混合溶液通過膜分離設(shè)備，超濾膜材料為聚偏氟乙烯(PVDF)，膜孔徑為40nm。將該混合液倒入料灌，然后加入去離子水，打開循環(huán)栗和管路閥門，納米銀反應(yīng)液經(jīng)過膜組件自動(dòng)進(jìn)行選擇性分離，循環(huán)2次后，去除雜質(zhì)，得到納米銀分散液；
(5)向步驟(5)中的納米銀分散液中加入3%體積分?jǐn)?shù)的無水乙醇和1%體積分?jǐn)?shù)的馬來酸酐分散劑，采用噴霧干燥設(shè)備進(jìn)行噴霧干燥，干燥設(shè)備為高速離心式噴霧干燥機(jī)，轉(zhuǎn)速50000r/min，進(jìn)風(fēng)溫度150 °C ;得到納米銀粉顆粒尺寸為30_60nm。
[0013]實(shí)施例2
一種制備納米銀粉的方法是通過以下過程實(shí)現(xiàn)的:
(1)采用硝酸銀含量為100g/L的銀氨溶液和抗壞血酸還原劑并添加馬來酸酐[(CH)2(CO)2O]為分散劑進(jìn)行液相還原反應(yīng)制備納米銀溶膠；馬來酸酐[(CH)2(CO)2O]的加入量是硝酸銀質(zhì)量的3%;反應(yīng)溫度為30°C ；
(2)將聚丙烯酰胺配成質(zhì)量百分濃度為0.5?10%的溶液；
(3)在工作頻率45kHz的超聲反應(yīng)釜中用180r/min的低速攪拌納米銀溶膠，同時(shí)采用自動(dòng)進(jìn)樣器或微量移液槍向其中緩慢勻速滴加調(diào)節(jié)劑，滴加速度6-8mL/min，至pH為4，得納米銀混合溶液；
(4)將步驟(3)中的納米銀混合溶液通過膜分離設(shè)備，超濾膜材料為聚偏氟乙烯(PVDF)，膜孔徑為40nm。將該混合液倒入料灌，然后加入去離子水，打開循環(huán)栗和管路閥門，納米銀反應(yīng)液經(jīng)過膜組件自動(dòng)進(jìn)行選擇性分離，循環(huán)2次后，去除雜質(zhì)，得到納米銀分散液；
(5 )向步驟(5)中的納米銀分散液中加入3 %體積分?jǐn)?shù)的無水乙醇和0.5 %體積分?jǐn)?shù)的馬來酸酐分散劑，采用噴霧干燥設(shè)備進(jìn)行噴霧干燥，干燥設(shè)備為高速離心式噴霧干燥機(jī)，轉(zhuǎn)速50000r/min，進(jìn)風(fēng)溫度150 °C ;得到納米銀粉顆粒尺寸為30_50nm。
[0014]應(yīng)理解，上述實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備納米銀粉的方法，其特征是通過以下過程實(shí)現(xiàn): (1)采用硝酸銀含量為20-10(^/1^的銀氨溶液和抗壞血酸還原劑并添加馬來酸酐[(CH)2(CO)2O]為分散劑進(jìn)行液相還原反應(yīng)制備納米銀溶膠;反應(yīng)溫度為30 °C-45°C (2)將以下試劑中的一種配成質(zhì)量百分濃度為0.5?10%的溶液，或等重量比例選其中任意兩種配成質(zhì)量百分濃度為0.5?10%的溶液: 所述試劑為:氫氧化鈉、氨水、醋酸鈉、聚乙烯胺、三乙胺、乙二胺、聚丙烯酰胺、二甲基乙醇胺、聚合氯化鋁； (3)在工作頻率45kHz的超聲反應(yīng)釜中用180r/min的低速攪拌納米銀溶膠，同時(shí)采用自動(dòng)進(jìn)樣器或微量移液槍向其中緩慢勻速滴加調(diào)節(jié)劑，滴加速度6-8mL/min，至pH為4，得納米銀混合溶液； (4)將步驟(3)中的納米銀混合溶液通過膜分離設(shè)備，超濾膜材料為聚偏氟乙烯(PVDF)，膜孔徑為40nm;將該納米銀混合溶液倒入膜分離設(shè)備的料灌中，然后加入去離子水，打開循環(huán)栗和管路閥門，納米銀反應(yīng)液經(jīng)過膜組件自動(dòng)進(jìn)行選擇性分離，循環(huán)2次后，去除雜質(zhì)，得到納米銀分散液； (5)向步驟(4)中的納米銀分散液中加入3%體積分?jǐn)?shù)的無水乙醇和0.5-1%體積分?jǐn)?shù)的馬來酸酐分散劑，采用噴霧干燥設(shè)備進(jìn)行噴霧干燥，干燥設(shè)備為高速離心式噴霧干燥機(jī)，轉(zhuǎn)速50000r/min，進(jìn)風(fēng)溫度150 °C ;得到一定粒徑的納米銀粉。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備納米銀粉的方法，其特征是;所述銀氨溶液的硝酸銀含量為60g/L。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備納米銀粉的方法，其特征是;所述(I)步驟馬來酸酐的加入量是硝酸銀質(zhì)量的3%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備納米銀粉的方法，其特征是;所述(5)步驟馬來酸酐的加入量是納米銀分散液體積分?jǐn)?shù)的I %。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備納米銀粉的方法，其特征是;所述制備納米銀溶膠反應(yīng)溫度為40 °C。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備納米銀粉的方法，其特征是;所制得的納米銀粉顆粒尺寸為30_60nmo
【文檔編號(hào)】B82Y40/00GK105855562SQ201610193409
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月30日
【發(fā)明人】吳聲良, 林錫庭, 王求秀
【申請(qǐng)人】湖南華信稀貴科技有限公司