專利名稱：納米級氧化銀及其制備方法
技術領域：
本發明涉及納米級氧化銀及其制備方法。
背景技術：
氧化銀廣泛用于電子元器件、扣式電池、防腐劑、凈化劑、玻璃著色劑、研磨劑和化工催化劑等行業。工業用銀中有30％的銀用于氧化銀或硝酸銀生產，其中電子元器件行業所消耗的氧化銀約占氧化銀總產量的90％。目前，國內氧化銀的生產主要采用將硝酸銀溶液滴加到氫氧化鈉溶液中的方法，得到氧化銀沉淀后，經過洗滌、分離和干燥得到氧化銀成品，但是產品的粒徑一般在微米級尺寸，難以滿足應用領域對氧化銀顆粒度越小越好的要求。
中國專利CN1308102A公開了一種氧化銀及其生產工藝。該方法是將硝酸銀制成銀氨溶液，在攪拌下逐漸加入到含有保護劑的氫氧化鈉水溶液中，即生成納米氧化銀，其平均粒徑在80～100納米之間。但該方法大量使用氨水，生產現場需要有排風防爆裝置，并且在有氨的條件下，反應體系內有生成疊氮化銀的可能，該物質極易爆炸，屬于危險品。
以上制備方法使用的均是單注滴加方法。為了實現反應物低濃度參加反應，通常采用慢速滴加的方式，這雖然在一定程度上降低了其中一種反應物的濃度，有利于降低氧化銀粒子的生長速度，但是不能同時使兩種反應物均以低濃度反應，不能最大幅度地降低粒子的生長速度，且缺乏相應的配套裝置輔助解決反應物濃度問題，最終導致生成的顆粒較大。總之，以上制備方法生產周期較長、產品顆粒較大，在制備工藝及制備裝置方面還需要進一步改善。
發明內容
本發明的目的是提供一種納米級氧化銀及其制備方法，該方法得到的氧化銀顆粒穩定、分散性好、粒徑小且分布均勻。
本發明的技術方案是一種納米級氧化銀的制備方法，其特征是，采用雙注控制技術，在攪拌器的攪拌下，將硝酸銀水溶液和氫氧化鈉水溶液同時雙注入含有保護劑水溶液的反應體系內，生成氧化銀粒子，經降溫、過濾、洗滌和干燥，得到平均粒徑為10～30納米的氧化銀粒子。
一種優選方案，其中所述的保護劑是聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇。
一種優選方案，其中所述的的攪拌器是定轉子攪拌器。
一種優選方案，其中所述的的攪拌器是專利號為ZL01278630.6的攪拌器。
氧化銀的制備是一種快速瞬間沉淀反應，粒子的生成包含了晶核的生成與晶核的生長兩個階段。為了得到粒徑小且分布均勻的粒子，反應時需要有較長的成核期和相對短暫的成長期。
本發明的納米級氧化銀的制備方法，是采用雙注控制技術，在攪拌器的攪拌下，將硝酸銀水溶液和氫氧化鈉水溶液同時雙注入含有保護劑水溶液的反應體系內，生成氧化銀粒子，經降溫、過濾、洗滌和干燥，得到平均粒徑為10～30納米的氧化銀粒子。
本發明中，開始前的反應體系為含保護劑的弱堿性水溶液，其水溶液的PH＝8～10，其中的保護劑是聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇；該反應體系還配有攪拌器，該攪拌器是有預稀釋功能、混合性能良好的定轉子攪拌器。在攪拌器轉子高速旋轉作用下，硝酸銀水溶液與氫氧化鈉水溶液通過加料管同時注入攪拌器定子內，并分別與大量體系水溶液相混合，從而使反應濃度得到稀釋。之后，低濃度的硝酸銀與氫氧化鈉在定子出口處相遇，發生快速沉淀反應，由于反應物濃度很低，因而生成的氧化銀粒子細小。同時保護劑將生成的氧化銀保護起來，最終制得粒徑小的納米粒子。反應結束后洗滌和干燥，得到穩定性和分散性好、粒度小且分布較均勻的納米氧化銀粒子。
本發明的制備方法，由于采用雙注控制技術及有預稀釋功能、混合性能良好的定轉子攪拌器，可以在配液濃度較高、雙注流量較大的情況下仍然實現低濃度反應，并最終得到粒徑小的納米粒子，使生產周期明顯縮短，且成本低、收率高，更適于工業化生產。
本發明所采用的雙注控制技術是乳劑制備中采用的雙注控制技術，該技術公開在美國專利US4439215中。
在納米氧化銀的制備過程中，攪拌器的作用非常重要，適宜本發明的攪拌器是定轉子攪拌器，其中優選專利號為ZL01278630.6的攪拌器。
具體做法是將硝酸銀200～500份(質量，下同)溶于960～900份純水中，配成硝酸銀溶液；將55～130份固體氫氧化鈉溶于990～970份純水中，配成氫氧化鈉溶液；另在反應鍋內將保護劑2～10份加純水1200份配成反應體系水溶液，并用氫氧化鈉調節pH值在8～10之間。反應鍋內裝有定轉子攪拌器。該攪拌器由定子和轉子組成，當攪拌器運轉時，大量體系內的水溶液液被吸入攪拌器的內腔，同時硝酸銀溶液和氫氧化鈉溶液通過加料管分別由進料口進入攪拌器定子內部，因而反應物在內腔分別被體系水溶液混合、稀釋。之后，低濃度的硝酸銀與氫氧化鈉在出口處相遇，發生快速沉淀反應，瞬間生成氧化銀粒子。該制備方法中，攪拌轉速為2000～2500rpm，兩液勻速雙注10～60分鐘。雙注結束后繼續成熟20～60分鐘，然后經降溫，沉降，過濾出氧化銀。產物用純水洗滌至pH＝7～8，再用無水乙醇洗滌過濾，于80℃下在真空干燥箱內干燥4小時，即得納米氧化銀。
采用本發明方法制備的納米氧化銀顏色為黑褐色，平均粒徑為10～30納米，產品含量大于99.5％，收率在99％以上，并且穩定性和分散性良好。
有益效果采用本發明方法得到的納米氧化銀顆粒，粒度小、分布較均勻、穩定性和分散性好；本發明方法自動化程度高、生產周期短、成本低、收率高，適用于工業化生產。
具體實施例方式
下面結合具體實施例，對本發明作進一步的說明。
實施例1將硝酸銀200克溶于960毫升純水中，配成硝酸銀溶液；將55克固體氫氧化鈉溶于990毫升純水中，配成氫氧化鈉溶液；另將保護劑聚乙烯吡咯烷酮2克加純水1200毫升配成母液，并用氫氧化鈉調pH值＝8，內裝定轉子攪拌器(專利號為ZL01278630.6)。硝酸銀溶液和氫氧化鈉溶液通過加料管分別由上下進料口進入攪拌器定子內部，并在定子內部得到稀釋，然后在甩出定子時兩種反應液接觸反應，瞬間生成氧化銀粒子。攪拌轉速為2000rpm，兩液勻速雙注60分鐘。雙注結束后繼續成熟20分鐘，降溫，沉降、過濾出氧化銀。產物用純水洗滌至pH＝7～8，再用無水乙醇洗滌過濾，在溫度80℃的真空干燥箱內干燥4小時，即得納米氧化銀。該方法制備的納米級氧化銀粒徑在5～15納米左右。
實施例2將硝酸銀500克溶于900毫升純水中，配成硝酸銀溶液；將130克固體氫氧化鈉溶于970毫升純水中，配成氫氧化鈉溶液；另將保護劑聚乙烯吡咯烷酮10克加純水1200毫升配成母液，并用氫氧化鈉調pH值＝10，內裝定轉子攪拌器(專利號為ZL01278630.6)。硝酸銀溶液和氫氧化鈉溶液通過加料管分別由上下進料口進入攪拌器定子內部，并在定子內部得到稀釋，然后在甩出定子時兩種反應液接觸反應，瞬間生成氧化銀粒子。攪拌轉速為2500rpm，兩液勻速雙注20分鐘。雙注結束后繼續成熟60分鐘，降溫，沉降、過濾出氧化銀。產物用純水洗滌至pH＝7～8，再用無水乙醇洗滌過濾，在溫度80℃的真空干燥箱內干燥4小時，即得納米氧化銀。該方法制備的納米級氧化銀粒徑在10～30納米。
實施例3將硝酸銀350克溶于930毫升純水中，配成硝酸銀溶液；將93克固體氫氧化鈉溶于980毫升純水中，配成氫氧化鈉溶液；另將保護劑聚乙烯醇5克加純水1200毫升配成母液，并用氫氧化鈉調pH值＝9，內裝定轉子攪拌器(專利號為ZL01278631.4)。硝酸銀溶液和氫氧化鈉溶液通過加料管分別進入攪拌器定子內部，并在定子內部得到稀釋，然后兩種反應液接觸反應，瞬間生成氧化銀粒子。攪拌轉速為2200rpm，兩液勻速雙注10分鐘。雙注結束后繼續成熟40分鐘，降溫，沉降、過濾出氧化銀。產物用純水洗滌至pH＝7～8，再用無水乙醇洗滌過濾，在溫度80℃的真空干燥箱內干燥4小時，即得納米氧化銀。該方法制備的納米級氧化銀粒徑在10～30納米。
權利要求
1.一種納米級氧化銀的制備方法，其特征是采用雙注控制技術，在攪拌器的攪拌下，將硝酸銀水溶液和氫氧化鈉水溶液同時雙注入含有保護劑水溶液的反應體系內，生成氧化銀粒子，經降溫、過濾、洗滌和干燥，得到平均粒徑為10～30納米的氧化銀粒子。
2.根據權利要求1所述的納米級氧化銀的制備方法，其特征是，所述的保護劑是聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇。
3.根據權利要求1所述的納米級氧化銀的制備方法，其特征是，所述的攪拌器是定轉子攪拌器。
4.根據權利要求3所述的納米級氧化銀的制備方法，其特征是，所述的攪拌器是專利號為ZL01278630.6的攪拌器。
全文摘要
本發明涉及納米級氧化銀及其制備方法，該制備方法是采用雙注控制技術，在攪拌器的攪拌下，將硝酸銀水溶液和氫氧化鈉水溶液同時雙注入含有保護劑水溶液的反應體系內，生成氧化銀粒子，經降溫、過濾、洗滌和干燥，得到平均粒徑為10～30納米的氧化銀粒子，該方法自動化程度高、生產周期短、成本低、收率高，適用于工業化生產。
文檔編號C01G5/00GK1565976SQ0314264
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月10日 優先權日2003年6月10日
發明者宋紅芹, 張進, 夏玉丹, 穆繼榮 申請人:中國樂凱膠片集團公司