[发明专利]一种批量化制备纳米银粉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米银粉的制备方法，尤其涉及一种批量化制备纳米银粉的方法，属于纳米材料制备领域。

背景技术

随着电子设备逐渐朝着体积小、重量轻、成本低、功能多、可靠性高等方向发展，使得研制和生产纳米银粉、纳米银浆具有重要的现实意义。纳米银粉粒径小、烧结温度低以及流动性和均匀性良好，而且纳米银粉的表面积大，增大了银粉的接触面积，所以纳米银系导电浆料具有很好的导电性，广泛用作电极浆料填充料。纳米银浆在太阳能电池正极材料、精细印刷电路、电子器件的超窄连线、超薄电机、快速无缝贴装等工艺上将发挥重大作用。

纳米银粉的制备方法分为物理法和化学法两大类，物理法如真空冷凝法制备纳米银粉，该方法是在真空或惰性气体氛围中，用加热、激光、电弧高频感应等方法产生高温，使银原料气化或形成等离子体，然后骤冷使之凝结得到纳米银粒子。该方法设备昂贵、设备技术要求高，国内自主研发的设备无法将粒径准确控制到纳米级，通常是微米银粉和纳米银粉混杂在一起。

化学还原法是纳米银粉制备的常用方法，该法是在溶剂体系或水溶液中，将金属离子在表面活性剂的包裹下用还原剂还原成纳米金属单质。该法具有操作简单、设备成本低、粒径相对分布比较集中等诸多优点，但是大规模生产时要想制备颗粒大小均匀和形状规则的纳米银粉，必须对反应条件要进行准确控制。为了控制纳米银颗粒的粒径和形貌，文献中硝酸盐和还原剂的浓度都很低，虽然可制备分散均匀的几十纳米的银颗粒，但是纳米银产量太低，无法大规模生产。

反应后纳米金属和溶剂、未反应的原料、表面活性剂、反应副产物等混杂在一起，如何将纳米金属与杂质分离也是一个难题。常用的分离方法采用离心法，但是纳米粒子在强大的离心力作用下非常容易团聚、长大或结块，分离后的纳米银在干燥时也非常容易板结，因此如何保证纳米银颗粒在分离和干燥时不长大或结块也非常重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种合成、分离、批量化制备纳米银粉的新方法，本发明制备的纳米银粉粒径可控、批次稳定，解决了纳米银合成时粒径不均匀、纳米银分离和制粉时团聚、结块的问题；而且制备过程操作简单，可实现工业化、批量化生产。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：(1)采用两步法合成纳米银颗粒，首先向银盐、保护剂及pH调节剂混合溶液中缓慢滴加低浓度的还原剂溶液，然后再快速滴加高浓度的还原剂溶液，得到纳米银混合溶液；

(2)将步骤(1)中的纳米银混合溶液通过膜分离设备，去除杂质，得到纳米银分散液；

(3)向步骤(2)中的纳米银分散液中加入一定体积分数的无水乙醇和高分子分散剂，采用喷雾干燥设备进行喷雾干燥，得到一定粒径的纳米银粉。

在所述的步骤(1)中，

所述银盐为硝酸银、硫酸银、碳酸银、氯化银以及银络合物中的至少一种。

所述保护剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸(PAA)、六偏磷酸钠、聚乙二醇(PEG)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、明胶、脂肪醇聚氧乙烯醚、(2-羟基-3-烷氧基)丙基-羧甲基壳聚糖、硬脂酸聚氧乙烯酯、丙烯酸二乙胺基酯/丙烯酰胺共聚物、二甲胺基甲基丙烯酰胺/丙烯酸共聚物、油酸酰胺、芥酸酰胺、聚丙烯酰胺、亚甲基双甲基萘磺酸钠、聚羧酸氨盐、聚羧酸钠盐型、木质素磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基萘磺酸钠的甲醛缩合物中的一种或几种。

所述pH调节剂为氨水、醋酸、醋酸钠、氢氧化钠、盐酸中的至少一种。

所述还原剂为抗坏血酸、甲醛、乙醛、丙醛、乙二醛、双氧水、葡萄糖、麦芽糖、果糖、半乳糖、乳糖、水合肼、三乙醇胺、甲酸、甲酸钠、甲酸乙酯、甲酸丙酯、不饱和醇、次磷酸钠、连二亚硫酸钠、乙二醇、甘油、柠檬酸钠、硼氢化钠、柠檬酸、鞣酸、茴香胶、聚己二醇、草酸钠、丝素蛋白质、聚苯氨中的一种或几种。

所述低浓度的还原剂溶液的浓度范围为1×10^-4～1×10^-2mol/L，摩尔用量是还原剂理论摩尔用量的0.01～10％，滴加速度为0.001～1mL/min。

所述高浓度的还原剂溶液的浓度范围为0.1mol/L～5mol/L，摩尔用量为还原剂理论摩尔用量1.0～1.1倍减去低浓度还原剂摩尔用量，滴加速度为1～100mL/min。