一种纳米银及其合成方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米银及其合成方法，属于纳米材料制备技术领域。包括(1)将银盐、络合剂和还原剂分别配制成水溶液；(2)分别置于油浴锅中，在一定搅拌转速下，快速将银盐和络合剂溶液加入至还原剂溶液中；(3)搅拌若干小时后，加入沉降剂，从纳米银溶胶中分离出纳米银粒子；(4)采用布袋式离心机固液分离，滤饼用去离子水、乙醇清洗，鼓风烘箱干燥。本方法合成的纳米银浓度高达2mol/L(约20wt％)，粒径可在5nm至120nm之间选择，多分散度低于0.5的球形。干燥后的银粉可在非极性溶剂中稳定分散，无团聚。本方法操作简便，对设备要求低，反应介质为水相，绿色环保，银产率高，生产周期短。采用500L反应釜，每批次可生产60kg左右银粉，适合大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米银及其合成方法
本专利技术属于纳米材料制备
，具体涉及一种纳米银及其合成方法。
技术介绍
银具有优良的导热、导电、延展性，因而在工业上有着十分广泛的应用。纳米银作为纳米材料家族中的一员，除上述特性外，还表现出优异的光学、电子、磁和热等特性。在电子工业、抗菌材料和有机催化等领域获得了广泛的关注。目前国内外普遍合成纳米银粉的方法包括电离辐射还原法、电化学还原法、液相化学还原法、光化学还原法、真空蒸镀、激光气相法、激光烧蚀法等。采用光学或电磁学的制备方法，设备较为精密，前期投资成本高，工艺复杂，能耗高，且反应过程十分剧烈，产物稳定性差。液相还原法是将银盐中的银离子还原成银原子，从而制备出纳米银粒子。其工艺简单，容易操作，生产成本低，是较有实用价值的生产方法之一。在电子工业领域，以纳米银为原料的下游产品大多需要将其分散在有机物中，根据相似相溶原理，需要能分散在有机溶剂中的油溶性纳米银。以银粉作为目标产物，需要合成较大规模如公斤级样品的生产。故需尽可能提高纳米银溶胶中的银的浓度。公开号为CN1583332A的中国专利公开了一种纳米银溶胶及其制备方法。采在分散保护胶体溶液中进行氧化还原反应的方法，制备出浓度为10000ppm(1wt％)的纳米银溶胶。公开号为104308180A的中国专利公开了有机体系高浓度纳米银溶胶的制备方法。该方法合成的纳米银溶胶的银量约10wt％，合成的银粉形貌包括三角形、椭球形，大小不一的球形等。并且在合成过程中涉及有机溶剂的使用，对环境存在影响。
技术实现思路
本专利技术要解决现有技术中制备的纳米银溶胶中的银的浓度不高，并且制备过程需要使用有机溶剂会对环境造成影响的技术问题，提供一种纳米银及其合成方法。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案具体如下：一种纳米银的合成方法，包括以下步骤：步骤1、配制摩尔浓度如下的各溶液：0.1-1mol/L的络合剂水溶液A；3-6mol/L的银盐水溶液B，用pH调节剂调节溶液pH至8-10；3-6mol/L的还原剂水溶液C；步骤2、先将络合剂水溶液A加入到银盐水溶液B中，得到混合溶液D；再将混合溶液D一次性迅速加入到还原剂水溶液C中，得到混合溶液E；步骤3、将装有混合溶液E的反应瓶置于30-120℃的油浴锅中，在10-1000rpm的搅拌转速下，搅拌0.1-10小时后，可得到摩尔浓度为1-2mol/L纳米银溶胶；步骤4、向上述纳米银溶胶中加入沉降剂，从纳米银溶胶中分离出纳米银粒子；步骤5、将步骤4的溶液进行固液分离，固体用去离子水、乙醇清洗，烘箱干燥，即制备得到纳米银。在上述技术方案中，所述银盐为氯化银、碳酸银、氧化银、硫酸银、硝酸银、脂肪族羧酸的银盐单盐、脂肪族羧酸的银盐二盐、脂肪族羧酸的银盐多盐、芳香族羧酸的银盐单盐、芳香族羧酸的银盐二盐、芳香族羧酸的银盐多盐或银络合物。在上述技术方案中，所述络合剂为含碳原子数为2-40的醇、酸、铵和醚中的一种。在上述技术方案中，所述醇为多元醇、聚乙烯醇或聚乙二醇；所述酸为乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、已酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、油酸、硬酯酸、苹果酸、柠檬酸、草酸或聚丙烯酸；所述铵为十二烷基磺酸铵、十二烷基苯磺酸铵、柠檬酸质素磺酸铵或甲基萘磺酸胺；所述醚为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪胺聚氧乙烯醚、山梨醇酯聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯或脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚。在上述技术方案中，所述还原剂为抗坏血酸、甲醛、乙醛、丙酫、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、甲酸乙酯、甲酸丙酯、不饱和醇、乙二醇、甘油、柠檬酸、茴香胶和聚己二醇中的一种。在上述技术方案中，所述沉降剂为氯化钠、氯化镁、硫酸钠、硫酸镁、硝酸钠、硝酸镁、氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、乙酸和乙二酸中的一种。在上述技术方案中，所述银盐为硝酸银，所述络合剂为油酸、硬脂酸或己酸，所述还原剂为抗坏血酸，所述沉降剂为硫酸镁。本专利技术还提供一种上述合成方法合成的纳米银。在上述技术方案中，所述合成的纳米银粒径范围在5nm至120nm之间，多分散度低于0.5的球形。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的合成方法通过优化反应工艺，包括原料筛选、原料浓度、搅拌速度、搅拌时间、原料液混合顺序，合成的纳米银溶胶最高摩尔浓度可达2mol/L(约20wt％)，浓度远高于现有技术。2、本专利技术的合成方法合成的纳米银溶胶通过加入沉降剂破坏了银表面包覆的络合剂的亲水层，使得到的纳米银表面呈疏水结构，可稳定的分散在非极性溶剂中，无团聚。3、本专利技术的合成方法操作简便，对设备要求低，反应介质为水相，绿色环保，银产率高，生产周期短，适合大规模工业化生产。采用500L反应釜，每批次可生产60kg左右银粉。4、本专利技术的合成方法合成的纳米银粒径可在5nm至120nm之间选择，多分散度低于0.5的球形。5、本专利技术的合成方法合成的纳米银干燥后粒子呈现出油溶剂，无团聚，易储存运输，可重新分散在非极性溶剂中。在室温下，非极性溶剂中适当条件离心前后，底部无沉淀且上清液经光散射粒度分析仪测得粒径、粒径分布、多分散度无显著性差异。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1为实施例1制备的纳米银重新分散在环己烷中的粒径分布图，1a为离心前，1b为10000rpm离心5min后。图2为实施例1制备的纳米银重新分散在环己烷中的TEM图。图3为实施例2制备的纳米银重新分散在环己烷中的粒径分布图，2a为离心前，2b为10000rpm离心5min后。图4为实施例2制备的纳米银重新分散在环己烷中的TEM图。图5为实施例3制备的纳米银重新分散在环己烷中的粒径分布图，3a为离心前，3b为1000rpm离心5min后。图6为实施例3制备的纳米银重新分散在环己烷中的TEM图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做以详细说明。本专利技术提供一种纳米银的合成方法，包括以下步骤：步骤1、配制摩尔浓度如下的各溶液：0.1-1mol/L的络合剂水溶液A；3-6mol/L的银盐水溶液B，用pH调节剂调节溶液pH至8-10；pH调节剂如氨水；3-6mol/L的还原剂水溶液C；步骤2、先将络合剂水溶液A加入到银盐水溶液B中，得到混合溶液D；再将混合溶液D一次性迅速加入到还原剂水溶液C中，得到混合溶液E；步骤3、将装有混合溶液E的反应瓶置于30-120℃的油浴锅中，在10-1000rpm的搅拌转速下，搅拌0.1-10小时后，可得到摩尔浓度为1-2mol/L纳米银溶胶；步骤4、向上述纳米银溶胶中加入沉降剂，从纳米银溶胶中分离出纳米银粒子；步骤5、将步骤4的溶液进行固液分离，固体用去离子水、乙醇清洗，烘箱干燥，即制备得到纳米银。优选所述银盐为氯化银、碳酸银、氧化银、硫酸银、硝酸银、脂肪族羧酸的银盐单盐、脂肪族羧酸的银盐二盐、脂肪族羧酸的银盐多盐、芳香族羧酸的银盐单盐、芳香族羧酸的银盐二盐、芳香族羧酸的银盐多盐或银络合物。优选所述络合剂为含碳原子数为2-40的醇、酸、铵和醚中的一种。优选所述醇为多元醇、聚乙烯醇或聚乙二醇；所述酸为乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、已酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、油酸、硬酯酸、苹果酸、柠檬酸、草酸或聚丙烯酸；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米银的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、配制摩尔浓度如下的各溶液：0.1‑1mol/L的络合剂水溶液A；3‑6mol/L的银盐水溶液B，用pH调节剂调节溶液pH至8‑10；3‑6mol/L的还原剂水溶液C；步骤2、先将络合剂水溶液A加入到银盐水溶液B中，得到混合溶液D；再将混合溶液D一次性迅速加入到还原剂水溶液C中，得到混合溶液E；步骤3、将装有混合溶液E的反应瓶置于30‑120℃的油浴锅中，在10‑1000rpm的搅拌转速下，搅拌0.1‑10小时后，可得到摩尔浓度为1‑2mol/L纳米银溶胶；步骤4、向上述纳米银溶胶中加入沉降剂，从纳米银溶胶中分离出纳米银粒子；步骤5、将步骤4的溶液进行固液分离，固体用去离子水、乙醇清洗，烘箱干燥，即制备得到纳米银。

【技术特征摘要】
1.一种纳米银的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、配制摩尔浓度如下的各溶液：0.1-1mol/L的络合剂水溶液A；3-6mol/L的银盐水溶液B，用pH调节剂调节溶液pH至8-10；3-6mol/L的还原剂水溶液C；步骤2、先将络合剂水溶液A加入到银盐水溶液B中，得到混合溶液D；再将混合溶液D一次性迅速加入到还原剂水溶液C中，得到混合溶液E；步骤3、将装有混合溶液E的反应瓶置于30-120℃的油浴锅中，在10-1000rpm的搅拌转速下，搅拌0.1-10小时后，可得到摩尔浓度为1-2mol/L纳米银溶胶；步骤4、向上述纳米银溶胶中加入沉降剂，从纳米银溶胶中分离出纳米银粒子；步骤5、将步骤4的溶液进行固液分离，固体用去离子水、乙醇清洗，烘箱干燥，即制备得到纳米银。2.根据权利要求1所述的纳米银的合成方法，其特征在于，所述银盐为氯化银、碳酸银、氧化银、硫酸银、硝酸银、脂肪族羧酸的银盐单盐、脂肪族羧酸的银盐二盐、脂肪族羧酸的银盐多盐、芳香族羧酸的银盐单盐、芳香族羧酸的银盐二盐、芳香族羧酸的银盐多盐或银络合物。3.根据权利要求1所述的纳米银的合成方法，其特征在于，所述络合剂为含碳原子数为2-40的醇、酸、铵和醚中的一种。4.根据权利要求3所述的纳米银的合成方法，其特征在于，所述醇为多元醇、聚乙烯醇或聚乙二醇；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宇，姜珊珊，彭博文，张强，李永丰，王群，
申请(专利权)人：长春永固科技有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22