[发明专利]一种用于水基导电油墨的小尺寸纳米银的制备方法

说明书

本发明提供了一种用于水基导电油墨的小尺寸纳米银制备方法，涉及纳米银制备技术领域。本发明通过加入柠檬酸三钠、柠檬酸三钾、羧甲基壳聚糖、十二烷基磺酸钠、壳聚糖中的一种作为形核促进稳定剂A，聚谷氨酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚氧丙烯、聚丙烯酰胺中的一种作为水溶性有机保护剂B，能有效抑制纳米银团聚。本发明方法制得的纳米银颗粒尺寸小且分布均匀，长期储存也不会发生团聚；纳米银颗粒表面的有机包覆剂含量少，可实现高的导电性；在制备水基导电油墨时，可快速、充分分散于水性溶剂中，具有优异的分散性，可应用于喷墨印刷技术领域。

技术领域

本发明属于纳米金属材料制备技术领域，具体涉及一种用于水基导电油墨的小尺寸纳米银的制备方法。

背景技术

近年来，硅基集成电路制造技术的日益复杂和所需要的巨大投资，促使采用传统印刷技术制造各种电子器件与系统的探索研究日益兴起。而导电油墨作为采用印刷技术制造电子器件的基础和关键，其研究和制备备受关注。导电油墨从材料种类上主要分为金系导电油墨、银系导电油墨、铜系导电油墨和碳系导电油墨。银相比于金价格低廉，相比于铜和碳导电性优良，基于对导电油墨导电性和生产成本的考量，银系导电油墨具有更强的发展潜力，其中水基银系导电油墨具有绿色环保、可持续发展的特点而备受关注。纳米银颗粒是银系导电油墨的基本组份，尺寸小且分布均匀、分散性好、稳定性好、有机包覆剂含量少的纳米银颗粒的有效制备，对于实现高稳定性和优良导电性的水基银导电油墨至关重要。

目前，磁控溅射法、喷溅法、激光消融法等物理方法，均可制备出高质量的纳米银，但其产量低、成本高、可操作性差。而通过研磨银块体材料制备银颗粒的物理研磨法虽然可量产且成本低，但得到的银颗粒尺寸较大(通常100nm)，且具有较高的表面能而易于发生团聚，无法良好分散于油墨溶剂体系中，限制了其在印刷电子中的应用。化学法主要分为气相反应法和液相反应法，其中，气相反应法对生产环境要求高，且会产生对环境有害的气体，限制了其广泛应用。而液相反应法通过向银的化合物溶液体系中加入还原剂来制备纳米银颗粒，方法简单，成本低，产量高，但得到的纳米银离子易发生团聚，因此，需要引入保护剂以解决该问题。

现有专利CN102161092A公开了一种可分散在亲水性体系中的纳米银及其制备方法，该方法通过对纳米银进行修饰提高其表面活性，获得分散性优良的纳米银；但所制备的纳米银球直径达200nm，在喷墨印刷技术领域的应用受限。现有技术CN1653907A提出一种以高聚物为稳定剂的纳米银溶液和纳米银粉体的制备方法，该方法采用水溶性还原剂将硝酸银还原为纳米银，采用氢氧化钠溶液将纳米银沉淀，之后经洗涤、干燥、粉碎获得粒径为5～100nm的水溶性纳米银；该方法所制备的纳米银粒径分布范围宽。现有技术CN102504646A公开了一种稳定的纳米银喷墨导电油墨及其制备方法，该方法采用与纳米银有强作用的烷基硫醇和有弱作用的烷基胺共同作为保护剂，制备出粒径小于10nm的纳米银颗粒，获得后处理温度低且稳定性好的溶剂基油墨；但该技术在制备和分散纳米银颗粒过程中以甲苯、苯肼甲苯、甲醇、环己烷、正十二烷为溶剂，存在巨大的安全隐患和环境污染问题。

发明内容

本发明针对背景技术存在的缺陷，提出了一种用于水基导电油墨的粒径小且分布范围窄、稳定性好、分散性好、工艺简单且环境友好的纳米银制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种用于水基导电油墨的小尺寸纳米银的制备方法，其特征在于形核促进稳定剂A与水溶性有机保护剂B协同作用制备纳米银，具体包括以下步骤：

步骤1、依次将形核促进稳定剂A、水溶性有机保护剂B和还原剂加入去离子水中，搅拌混合均匀，得到混合液A；其中，混合液A中形核促进稳定剂A的浓度为0.1～0.6mol/L，水溶性有机保护剂B的浓度为0.5～1.0mol/L，还原剂的浓度为5～10mol/L；

步骤2、配制浓度为5～12mol/L的水溶性银盐溶液，并以15～25滴/min的速度加入步骤1得到的混合液A中，搅拌混合均匀，得到混合液B；其中，混合液B中银盐与步骤1中还原剂的摩尔比为1：(3～7)；