一種超聲分散處理惰性氣氛保護制備超細銀粉的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及超細銀粉的制備方法，具體來說，是涉及一種超聲分散處理惰性氣氛保護制備超細銀粉的方法，屬于貴金屬材料制備技術領域。
技術背景
[0002]隨著電子工業、新能源等技術領域的快速發展，超細銀粉憑其穩定的化學性質和優異的導電導熱性能，廣泛應用于導電漿料、能源工業、復合材料、催化劑、抗菌材料等眾多領域。其中導電漿料作為一種功能材料，廣泛應用于各電子元器件的生產中。銀粉是導電漿料的最重要的原材料，對制備過程中的成膜性、膜厚度、電性能、可焊性和粘附性等參數有著重要影響，銀粉質量直接影響導電漿料及最終形成導體的性能。因此，高品質銀粉的研制已經成為導電漿料的關鍵，越來越受到各國的重視。
[0003]目前，國內外關于銀粉制備的技術和專利有很多，但主要還是依靠液相還原法。在液相還原過程中，多數選擇采用攪拌的方法來實現溶液的均一性。但攪拌過程會嚴重影響銀粉的形貌，不僅顆粒大小不均勻，而且粉體的球形度遭到破壞，并且攪拌速率越大，銀粉形貌越不規則。原因在于攪拌過程形成的渦流會把空氣帶入液體中，使剛還原出來的銀核氧化成氧化銀，在攪拌情況下不可控制，使得銀粉的“成核-生長”變成“成核-氧化-生長-氧化”，因此顆粒形狀難以維持球形。同時攪拌過程中產生的剪切力使分散劑在銀核表面的吸附力變弱，超細銀粉容易發生團聚。在CN101716685A中磁力攪拌轉速在200~600 r/min，并且將硝酸銀逐滴加入抗壞血酸溶液中，最后制備出的超細銀粉0.5-5.5 μ m的球形銀粉，銀粉顆粒大小不均勻，粒度分布較大。在CN104646683A中也出現同樣的情況。主要原因是磁力攪拌帶來的影響，此外，逐滴滴加會導致成核時間不一致，部分先成核長大消耗銀源，后成核的因為銀源減少而無法長大，以致整體大小不均勻。
[0004]常規的磁力攪拌，由于不同位置的速度不一樣，剪切力也不一樣，溶液內部不均勻。在液相還原過程中，采用超聲分散，能夠透射到反應溶液中，通過溶液分子的電磁震蕩，增加分子的運動，使整個溶液處于均相狀態。在反應過程中添加惰性氣體保護，有利于排空氧氣，減少分子運動過程中的氧化。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術難題是克服現有技術的不足，即液相還原制備超細銀粉中出現的球形度差、粒徑不均勻等難題，提供了一種超聲分散處理惰性氣氛保護制備超細銀粉的方法，采用超聲分散處理代替常規的攪拌，并添加惰性氣體保護，能有效解決銀粉制備過程中的球形度差、粒徑不均勻及團聚問題，制備的銀粉分布均勻，粒徑集中，易清洗。
[0006]—種超聲分散處理惰性氣氛保護制備超細銀粉的方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)稱取硝酸銀溶于去離子水中，配成硝酸銀溶液。向硝酸銀溶液中添加氨水，配制成銀氨溶液。并將分散劑添進銀氨溶液，攪拌均勻，置于三口燒瓶中水浴預熱； (2)將抗壞血酸、水合肼或甲酸銨中的一種溶于去離子水中形成還原劑溶液；
(3)以還原劑為底液，超聲分散處理，并通入惰性氣氛保護，迅速將銀氨溶液倒入三口燒瓶中，塞緊添料口，反應一段時間；
(4 )反應結束后，將上清液倒出，得到的超細銀粉沉淀經去離子水與無水乙醇清洗若干遍，冷凍干燥，得到超細銀粉固體粉末。
[0007]步驟(1)中硝酸銀的濃度為0.01-3 mol/L，銀氨溶液的pH為8-13，分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、明膠、乙醇胺中的一種或其組合，添加量為溶液體積分數的0.1-10%，水浴溫度 10-70°c，預熱時間 10-30 min。
[0008]步驟(2)中還原劑的添加量為硝酸銀摩爾質量的1-2倍，還原劑濃度為0.01-3mol/L。
[0009]步驟(3)中超聲分散處理的功率1-5 KW，超聲頻率為50 KHz，通入的惰性氣體是N2SAr，反應時間為10-60 min。
[0010]步驟(4)由去離子水和無水乙醇各清洗3-5遍，冷凍干燥處理，直至干燥完全。
[0011]本發明與現有技術相比，所具備的優點是:
整個過程簡單易控，改變硝酸銀的濃度、還原劑與分散劑的用量制備出不同形貌、不同粒徑大小的超細銀粉；采用超聲分散處理和惰性氣氛保護能有效解決銀粉生產過程中能有效解決銀粉制備過程中的球形度差、粒徑不均勻及團聚問題，制備的銀粉分布均勻，粒徑集中，易清洗。
[0012]【附圖說明】:
圖1是實施例1的SEM圖。
【具體實施方式】
[0013]實施例1:
(1)稱取1.6987g的硝酸銀，配制成濃度為0.1 mol/L的硝酸銀溶液。添加氨水，配制成PH為10的銀氨溶液。并將乙醇胺按溶液體積分數的2%添加到銀氨溶液，攪拌均勻，置于三口燒瓶中保持溫度30°C，預熱30 min ;
(2)選擇1.5g抗壞血酸去離子水，濃度為0.2 mol/L，形成還原劑溶液；
(3)以抗壞血酸為底液，保持超聲功率為5KW，超聲頻率為50 KHz進行超聲分散處理，并通入惰性氣氛N2保護，迅速將銀氨溶液倒入三口燒瓶中，塞緊添料口，反應為30 min ;
(4)反應結束后，將上清液倒出，得到的超細銀粉沉淀經去離子水與無水乙醇各清洗3遍，冷凍干燥，直至干燥完全，得到超細銀粉固體粉末。
[0014]實施例2:
(1)稱取1.6987g的硝酸銀，配制成濃度為0.2 mol/L的硝酸銀溶液。添加氨水，配制成PH為12的銀氨溶液。并將聚乙烯醇按溶液體積分數的5%添加到銀氨溶液，攪拌均勻，置于三口燒瓶中保持溫度30°C，預熱30 min ;
(2)選擇1.0 g抗壞血酸去離子水，濃度為0.2 mol/L，形成還原劑溶液；
(3)以抗壞血酸為底液，保持超聲功率為5KW，超聲頻率為50 KHz進行超聲分散處理，并通入惰性氣氛N2保護，迅速將銀氨溶液倒入三口燒瓶中，塞緊添料口，反應為30 min ;
(4)反應結束后，將上清液倒出，得到的超細銀粉沉淀經去離子水與無水乙醇各清洗3遍，冷凍干燥，直至干燥完全，得到超細銀粉固體粉末。
[0015]實施例3:
(1)稱取1.6987g的硝酸銀，配制成濃度為0.15 mol/L的硝酸銀溶液。添加氨水，配制成PH為13的銀氨溶液。并將乙醇胺按溶液體積分數的1%添加到銀氨溶液，攪拌均勻，置于三口燒瓶中保持溫度30°C，預熱30 min ;
(2)選擇1.0g抗壞血酸去離子水，濃度為0.15 mol/L，形成還原劑溶液；
(3)以抗壞血酸為底液，保持超聲功率為5KW，超聲頻率為50 KHz進行超聲分散處理，并通入惰性氣氛N2保護，迅速將銀氨溶液倒入三口燒瓶中，塞緊添料口，反應為30 min ;
反應結束后，將上清液倒出，得到的超細銀粉沉淀經去離子水與無水乙醇各清洗3遍，冷凍干燥，直至干燥完全，得到超細銀粉固體粉末。
【主權項】
1.一種超聲分散處理惰性氣氛保護制備超細銀粉的方法，其特征在于，包括以下步驟:(1)稱取硝酸銀溶于去離子水中，配成硝酸銀溶液，向硝酸銀溶液中添加氨水，配制成銀氨溶液，并將分散劑添進銀氨溶液，攪拌均勻，置于三口燒瓶中水浴預熱；(2)將抗壞血酸、水合肼或甲酸銨中的一種溶于去離子水中形成還原劑溶液；(3)以還原劑為底液，超聲分散處理，并通入惰性氣氛保護，迅速將銀氨溶液倒入三口燒瓶中，塞緊添料口，反應一段時間；(4 )反應結束后，將上清液倒出，得到的超細銀粉沉淀經去離子水與無水乙醇清洗若干遍，冷凍干燥，得到超細銀粉固體粉末。2.根據權利要求1所述的一種超聲分散處理惰性氣氛保護制備超細銀粉的方法，其特征在于，步驟(1)中硝酸銀的濃度為0.01-3 mol/L，銀氨溶液的pH為8-13,分散劑為聚乙稀吡咯烷酮、聚乙烯醇、明膠、乙醇胺中的一種或其組合，添加量為溶液體積分數的〇.1-10%，水浴溫度10_70°C，預熱時間10-30 min。3.根據權利要求1所述的一種超聲分散處理惰性氣氛保護制備超細銀粉的方法，其特征在于，步驟(2)中還原劑的添加量為硝酸銀摩爾質量的1-2倍，還原劑濃度為0.01-3mol/L〇4.根據權利要求1所述的一種超聲分散處理惰性氣氛保護制備超細銀粉的方法，其特征在于，步驟(3)中超聲分散處理的功率1-5 KW，超聲頻率為50 KHz，通入的惰性氣體是N2或Ar，反應時間為10-60 min。5.根據權利要求1所述的一種超聲分散處理惰性氣氛保護制備超細銀粉的方法，其特征在于，步驟(4)由去離子水和無水乙醇各清洗3-5遍，冷凍干燥處理，直至干燥完全。
【專利摘要】本發明涉及一種超聲分散處理惰性氣氛保護制備超細銀粉的方法，用到的原料有硝酸銀、分散劑和還原劑。一定PH銀氨溶液的配制，并添加分散劑攪拌均勻，加入到三口燒瓶中；一定濃度還原劑的配制；以還原劑為底液，將銀氨溶液加入進去，超聲分散處理，并通入惰性氣體；超細銀粉的洗滌與干燥。與現有技術相比，本發明采用超聲分散處理與氣氛保護，保證反應溶液時刻均一，避免攪拌過程中產生的剪切力而使銀粉形貌發生不規則變化，也避免氧氣的進入導致生成的銀核氧化。生成的超細銀粉，粒徑均勻，球形度和分散性好，可用于大規模生產。
【IPC分類】B22F9/24
【公開號】CN105268990
【申請號】CN201510753134
【發明人】何丹農, 章龍, 林琳, 王艷麗, 張春明, 金彩虹
【申請人】上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年11月9日