一种水浴还原法制备金属纳米颗粒沉积薄膜的方法技术

本发明专利技术涉及了一种水浴还原法制备金属纳米颗粒沉积薄膜的方法，以聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）为基体片，在逐步升温的条件下沉积‑还原出大面积范围内颗粒大小、表面密度等分布均匀的纳米金属银粒子，当大量的偶氮二甲酸胺离子渗透进PEN基片中或吸附在基片基表面,离子通过一次或多次脱质子作用以阴离子形式存在，而银粒子则作为阳离子存在,pH值在3‑4，反应温度均在40‑200℃，将沉积银离子的PEN基片置于乳酸中,通过剥离薄膜表面层，硒化反应，可得到直径为5‑18nm偶氮银乙酰基金属膜，颗粒大小分布均匀在PEN聚酯表面上，再采用高温等离子刻蚀使小粒子结晶成大粒子，达到金属粒径在20‑200nm的粒子分布沉积基片。

Method for preparing metal nanoparticle deposited film by water bath reduction method

The invention relates to a method of preparing metal nanoparticle deposition film by water bath reduction method. Using polynaphthalene two formate glycol ester (PEN) as matrix, the nano metal silver particles with uniform distribution of particle size and surface density in large area range are deposited under the condition of gradual warming, when a large amount of azo two a is used. Acid amine ions infiltrate into the PEN substrate or adsorbed on the substrate surface. Ions exist in the form of anions by one or more protons, while silver particles exist as cations, pH values are 3 and 4, the reaction temperature is at 40 200 degrees C, and the PEN substrate of silver ions is placed in the lactic acid, by stripping the surface layer of the film and selenide The silver acetyl metal membrane with a diameter of 5 18NM was obtained. The particle size distribution was evenly distributed on the surface of PEN polyester, and the small particles were crystallized into large particles by high temperature plasma etching, and the particle size of the particle size of the metal particle was reached to the particle size of the particle size of 20 200nm.

【技术实现步骤摘要】
一种水浴还原法制备金属纳米颗粒沉积薄膜的方法
本专利技术涉及单质金属化合物制备
，特别是涉及一种水浴还原法制备金属纳米颗粒沉积薄膜的方法，属于水热离子晶核培植技术。
技术介绍
随着科技的发展，金属纳米粒子尺寸、形貌可控，改善粒子分散性和稳定性，提高产率及纯度已成为具有发展的方向，纳米颗粒高活性表面修饰成为基质金属的沉积晶粒生长强化性能的一种手段，目前所使用的溶胶-凝胶法，化学沉积法、溅射和脉冲激光沉积法所制备的金属纳米颗粒在颗粒的分散性，制备的粒子大小不均匀，不可控制等，不是制作复杂就是纯度不够而且还有毒气污染和高温基底的破坏以及使用含VOC助剂问题，本制作方法简单易行没有有毒物质排放。本方法是通过基底片化学溶液水浴和光还原法直接在（PEN）（或PET）基片表面沉积大小均匀金属纳米颗粒，没有任何有毒物质排放，制作工艺简单，成本低，常温下可生成无需任何高温烧结的基片纳米薄膜，更延伸的优化基片功能改进质量，也就是本专利技术把小粒径结晶成大粒径基片高温刻蚀的改进，高速热处理尾气排空工艺和低成本材料以及制作工艺成熟简单可控都是本工艺的最大优点，通过后续处理高温烧结刻蚀改善了常温下温度培植生长密度低缺陷，形成实际纳米金属粒径小的情况。因此可以说本专利技术在稳定性、电性能和熔湿性方面都得到有效的验证，采用西安交通大学的JDSGC-9CMS电导率测试台可以测量产品的VOC、ISC、VM、IM和PM等主要参数和伏安特性曲线；测试仪可用计算机设定多个分档定电压电流ID和最大功率PM,并用数码管显示测试分档结果。测试Ag基片工作参数：实际能达到7-9.2%的转化率，氧化银粒子的水浴还原法制备金属纳米颗粒薄膜工艺所得产品都具有长期的稳定性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种水浴还原法制备金属纳米颗粒沉积薄膜的方法，其包括如下步骤：S1.智能机械人用池中783洗版剂清洗（PEN）基片（片状：长宽=300×100mm厚度=1-3mm）表面的粉尘及一些有机类污染物，然后用自来水冲洗干净；再用三次清水清洗2-3次；S2、将PEN基片完全浸泡在18兆欧水、（NaOH或者Na2CO3）、偶氮二甲酸胺、AR无水乙醇四种以上混合液的容器中浸泡1h；边搅拌边将PEN基片加入15-23℃左右的去离子水和乙醇中充分溶胀缓缓浸泡，而后水浴升温到90～120℃使偶氮二甲酰胺溶解，同时加入氧化锌粉（3-5%），使偶氮二甲酸胺离子在氧化锌粉末加入以后降低偶氮二甲酰胺的分解温度；S3、同时加速吸附溶入混合溶液的速度，让去混合溶液浸泡超过基片表层3-5cm，按照混合溶液的重量加入0.01-0.05%的辛醇、磷酸三丁酯除去气泡。升温速度要缓慢约间隔5-10min升温20-30℃，并在容器保温2～2.5小时，搅拌速度70～100转/分，升温时，可采用水浴等间接加热方式，去离子水溶液电导率<1us/cm；S4、在温室静置10-15min后，使PEN基片在碱和醇的作用下在表面生成一层均匀的亲水层，增加PEN基片薄膜的硬度，提高热传导性能，再将基片加热至在100-150℃左右，这时分解出氮气和少量的固体残渣乙二酸胺，再自然冷却10-15min，使偶氮二甲酸胺离子逐渐渗透进基片中或吸附在PEN基片表面静置40min；S5、将PEN基片用置于溶液中显影，PH值调节到一定值，使Ag离子和偶氮二甲酸胺离子在PEN基片中充分氨化反应生成偶氮纳米银金属层膜，厚度5-18nm粒径，取出反应后的偶氮银乙酰基片（Ag/AC复合材料），清洗固化测试基体膜表面；S6、产品硒化制备：将200目的500g硒粉(纯度99%)，加去离子水50%和200L硝酸加热60-70°搅拌均匀至稀释溶解，用超声细胞粉碎仪粉碎20min至100-300nm,再将沉积好的金属膜Ag/AC复合材料基片和750L乙醇甲醇12-13烷醇乳酸酯放入高压釜中密封，恒温100-170℃，反应10-15h，结束，让反应釜在自然冷却至室温度，将Ag/AC复合材料基片取出，在无水乙醇清洗3次，干燥后得到硒化Ag/AC复合材料纳米薄膜基片；S7、PECVD等离子刻蚀氨气退火法刻蚀基片，在净化台洁净度100级（10000级厂房，温度5～40℃，相对湿度小于60%）将产物粒径为5-18nmAg的金属层膜基材置于石英管扩散炉恒温区长度ф1800（外径）×1000（mm）中进行高温刻蚀，沉积的基片可以直接放置在三维移动平台电极托架；S8、刻蚀前基片置于10~1000Pa的真空室中，施加0.5~1Kv高压尝试低能量的辉光放电后，使加速的正离子轰击基片表面，再通惰性轻体升温还原,最后将炉温升至氨气刻蚀所需的600-750℃刻蚀温度，刻蚀时间25-35min，以除去有机分散剂及其它助剂，再通入氨气恒温升温；S9、氧化物产品颜色为600℃为黑色到750℃变为绿色，刻蚀比率4:1~10:1，速率为3到10μm/min，刻蚀均匀性±<0.5%，直径均匀空隙小的1.5-2um厚Ag合金颗粒的薄膜；S10、刻蚀完成后通入氢气后用机械泵迅速排空氨气,氨气排空管道出口直接插入废水池水中排放，使周围无任何氨气味，再流入地下水道排走。总抽气流量≥6000L/，接着再固定升温时间12min，恒温250℃时间30min，再升温至550℃制得Ag复合材料薄膜基片，待产品冷却后将其取出。作为本专利技术的进一步改进，混合液配置比：18兆欧水:AR无水乙醇:偶氮二甲酸胺:NaOH(比重:10:40:1:2)AgNO3：18兆欧水：AR无水乙醇(比重1:10:20)。作为本专利技术的进一步改进，去离子水和乙醇的按照质量分数为1-1.5:2-3.5配置。作为本专利技术的进一步改进，可采用水浴等间接加热方式，当加热温度在90℃以下时,可将产品浸入配置好的溶液小心加热以保持所需的温度，如需加热到稍高于100℃,则可选用加热棒，加热管至少应低于水面5CM，配置的溶液水位低于最低线位时，应及时加入适量的溶液。作为本专利技术的进一步改进，将PEN基片用18兆欧水水漂洗，再放入AgNO3、18兆欧水和AR无水乙醇、配成的(比重0.1:1:2)溶液中，采用中性的醇类混合显影溶剂（LPR-805专用显影水）显影，在无光室温条件下静置20min，搅拌溶液30min使AgNO3（浓度10%-16%）溶液和偶氮二甲酸胺的PH值调节到5-7，使Ag离子和偶氮二甲酸胺离子在PEN基片中充分氨化反应生成偶氮5-18nm粒径纳米银金属膜，取出反应后的偶氮银乙酰基片（Ag/AC复合材料），用超声波清洗，金属卤素灯7kw,ORCHMW-680，照射15-20min，470mj/cm2(Mylar膜下测得)360mj/cm2(到达基材表面)，测得：470mj/cm2(Mylar膜下测得)360mj/cm2(到达基材表面)。作为本专利技术的进一步改进：复合真空计控制真空度，压强保持动态恒定不变通过3-5次高纯度氩气（Ar）排清空气含量后，再在真空室充入Ar加入一定比例的H2混合气体，压强5-6千帕，工作电压25-40V，工作电流60-90A。作为本专利技术的进一步改进，通氮气180-200ml/min时间为8-10min，再通入氢气升温，基体在400-550℃的氢气中还原15-25min,然后将炉温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水浴还原法制备金属纳米颗粒沉积薄膜的方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤： S1. 智能机械人用池中783洗版剂清洗（PEN）基片（片状：长宽=300×100mm厚度=1‑3mm）表面的粉尘及一些有机类污染物，然后用自来水冲洗干净；再用三次清水清洗2‑3次；S2、将PEN基片完全浸泡在18兆欧水、（NaOH或者Na2CO3）、偶氮二甲酸胺、AR无水乙醇四种以上混合液的容器中浸泡1h；边搅拌边将PEN基片加入15‑23℃左右的去离子水和乙醇中充分溶胀缓缓浸泡，而后水浴升温到90～120℃使偶氮二甲酰胺溶解，同时加入氧化锌粉（3‑5%），使偶氮二甲酸胺离子在氧化锌粉末加入以后降低偶氮二甲酰胺的分解温度；S3、加速吸附溶入混合溶液的速度，让去混合溶液浸泡超过基片表层3‑5cm，按照混合溶液的重量加入0.01‑0.05%的辛醇、磷酸三丁酯除去气泡；升温速度要缓慢约间隔5‑10min升温20‑30℃，并在容器保温2～2.5小时，搅拌速度 70～100转/分，升温时，可采用水浴等间接加热方式，去离子水溶液电导率

【技术特征摘要】
1.一种水浴还原法制备金属纳米颗粒沉积薄膜的方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1.智能机械人用池中783洗版剂清洗（PEN）基片（片状：长宽=300×100mm厚度=1-3mm）表面的粉尘及一些有机类污染物，然后用自来水冲洗干净；再用三次清水清洗2-3次；S2、将PEN基片完全浸泡在18兆欧水、（NaOH或者Na2CO3）、偶氮二甲酸胺、AR无水乙醇四种以上混合液的容器中浸泡1h；边搅拌边将PEN基片加入15-23℃左右的去离子水和乙醇中充分溶胀缓缓浸泡，而后水浴升温到90～120℃使偶氮二甲酰胺溶解，同时加入氧化锌粉（3-5%），使偶氮二甲酸胺离子在氧化锌粉末加入以后降低偶氮二甲酰胺的分解温度；S3、加速吸附溶入混合溶液的速度，让去混合溶液浸泡超过基片表层3-5cm，按照混合溶液的重量加入0.01-0.05%的辛醇、磷酸三丁酯除去气泡；升温速度要缓慢约间隔5-10min升温20-30℃，并在容器保温2～2.5小时，搅拌速度70～100转/分，升温时，可采用水浴等间接加热方式，去离子水溶液电导率<1us/cm；S4、在温室静置10-15min后，使PEN基片在碱和醇的作用下在表面生成一层均匀的亲水层，增加PEN基片薄膜的硬度，提高热传导性能，再将基片加热至在100-150℃左右，这时分解出氮气和少量的固体残渣乙二酸胺，再自然冷却10-15min，使偶氮二甲酸胺离子逐渐渗透进基片中或吸附在PEN基片表面静置40min；S5、将PEN基片用置于溶液中显影，PH值调节到一定值，使Ag离子和偶氮二甲酸胺离子在PEN基片中充分氨化反应生成偶氮纳米银金属层膜，厚度5-18nm粒径，取出反应后的偶氮银乙酰基片（Ag/AC复合材料），清洗固化测试基体膜表面；S6、产品硒化制备：将200目的500g硒粉(纯度99%)，加去离子水50%和200L硝酸加热60-70°搅拌均匀至稀释溶解，用超声细胞粉碎仪粉碎20min至100-300nm,再将沉积好的金属膜Ag/AC复合材料基片和750L乙醇甲醇12-13烷醇乳酸酯放入高压釜中密封，恒温100-170℃，反应10-15h，结束，让反应釜在自然冷却至室温度，将Ag/AC复合材料基片取出，在无水乙醇清洗3次，干燥后得到硒化Ag/AC复合材料纳米薄膜基片；S7、PECVD等离子刻蚀氨气退火法刻蚀基片在净化台洁净度100级（10000级厂房，温度5～40℃，相对湿度小于60%）将产物粒径为5-18nmAg的金属层膜基材置于石英管扩散炉恒温区长度ф1800（外径）×1000（mm）中进行高温刻蚀，沉积的基片可以直接放置在三维移动平台电极托架；S8、刻蚀前基片置于10~1000Pa的真空室中，施加0.5~1Kv高压尝试低能量的辉光放电后，使加速的正离子轰击基片表面，再通惰性轻体升温还原,最后将炉温升至氨气刻蚀所需的600-750℃刻蚀温度，刻蚀时间25-35min，以除去有机分散剂及其它助剂，再通入氨气恒温升温；S9、氧化物产品颜色为600℃为黑色到750℃变为绿色，刻蚀比率4:1~10:1，速率为3到10μm/min，刻蚀均匀性±<0.5%，直径均匀空隙小的1.5-2um厚Ag合金颗粒的薄膜；S10、刻蚀完成后通入氢气后...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：苏州唯赫光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32