一种双模粒径纳米银颗粒及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种双模粒径纳米银颗粒及其制备方法，本发明专利技术所提供的方法可直接反应生成同时含两种粒径的纳米银颗粒，工艺过程因避免了氨水添加、pH调节及离心分离等环节，整体生产工艺简单，对反应条件和反应设备的要求低，常温下即可完成反应，具有成本低，产率高，可规模化生产等优点。另外，使用该方法制备的纳米银颗粒，相较于常规的单一尺寸的纳米银颗粒，具有压实密度更高、方阻更低、导电性能更好的特点。

A Dual-mode Size Silver Nanoparticles and Its Preparation Method

The invention provides a dual-mode size nano-silver particle and its preparation method. The method provided by the invention can directly react to produce nano-silver particles with two sizes at the same time. The process avoids ammonia addition, pH adjustment and centrifugal separation, etc. The overall production process is simple, the requirements for reaction conditions and reaction equipment are low, and the reaction can be completed at room temperature. It has the advantages of low cost, high yield and large-scale production. In addition, the nano-silver particles prepared by this method have higher compaction density, lower square resistance and better conductivity than the conventional single-size nano-silver particles.

【技术实现步骤摘要】
一种双模粒径纳米银颗粒及其制备方法
本专利技术涉及纳米材料相关
，具体涉及一种双模粒径纳米银颗粒及其制备方法。
技术介绍
随着现代科技的不断发展，纳米材料的应用领域越来越广泛，使得纳米银颗粒的研制具有重要的现实意义。纳米银颗粒粒径小、烧结温度低以及均匀性良好，而且表面积大，增加了银颗粒的接触面积，因此纳米银系的导电浆料具有很好的导电型，纳米银颗粒广泛应用于生物制药、发光二极管、标签、太阳能、计算机芯片、涂料、航天、日用品、催化剂等领域。纳米银颗粒的制备一般采用化学法来制备,如孙红刚等的“液相还原法制备纳米银颗粒的固液分离研究”(孙红刚,刘恒,尹光福,等.液相还原法制备纳米银颗粒的固液分离研究[J].稀有金属,2006,30(2):153-157)，朱玉萍等的“纳米银颗粒的制备及其影响因素研究”(朱玉萍,王西奎,周韦林,等.纳米银颗粒的制备及其影响因素研究[J].中国粉体技术,2009,15(6):1008-5548)，纪小红等的“纳米银颗粒的两种制备方法”(纪小红,刘继宪,唐建国.纳米银颗粒的两种制备方法[J].山东工业技术,2016,(9):74)，王春霞等的“液相还原法制备纳米银颗粒的研究”(王春霞,李英琳,徐磊,等.液相化学还原法制备纳米银颗粒的研究[J].化工技术与开发,2014,6(43):25-27)，肖勇的“复合纳米银颗粒低温烧结机理及其性能研究”(肖勇.复合纳米银颗粒低温烧结机理及其性能研究[D].沈阳:哈尔滨工业大学,2016)等，这些技术制备出原液的银颗粒平均晶粒粒径约为20nm，棕红色透明液体，原液固含量约为1.5％，再滴加氨水调节pH，使银颗粒团聚为黑色沉淀。以上方法制备出的原液中纳米银晶粒粒径单一，且尺寸较小，难以用常规离心过滤等方法实现浓缩，因此还需另外添加氨水等手段将原液沉淀，而沉淀出的纳米银聚集体颗粒平均粒径为3-5μm。总体而言，现有的纳米银颗粒的制备存在的缺点可归纳为：(1)所制备的一般为单一尺寸纳米银颗粒，不能直接一步生成包含两种粒径纳米银粉体材料；(2)单一小尺寸纳米银颗粒具有烧结温度低、烘烤时间短等特点，但由于压实密度低，影响导电性能，以50nm银颗粒为例，烧结温度180℃，烘烤时间30min，但平均方阻高达71.4mΩ/□；(3)后续氨水添加可实现小粒径纳米颗粒团聚沉淀，但该团聚体尺寸达到微米级别，且过程产生污染，不符合现今的环保趋势；(4)制备工艺流程步骤多、产率低、对设备要求严格、对制备环境要求严苛，从而提高成本并影响规模应用。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种双模粒径纳米银颗粒及其制备方法，该方法可直接制备同时含有两种粒径的纳米银颗粒，平均粒径比约1：5，接近理想球形密堆积模型中孔隙尺寸与堆积球直径的比例关系(示意图见图2)。此外，制备过程中无需经过离心或使用氨水调节等后处理步骤，所制备的纳米银颗粒可自然沉降，制备工艺简单，设备要求低，易于工业化实施。为了实现上述目的，本专利技术的主要技术方案如下：一种双模粒径纳米银颗粒的制备方法，包括以下步骤：S1：将还原剂和保护剂混合后溶解于第一溶剂中，调节pH呈酸性，再加入第一稳定剂，混合均匀后制成溶液A；S2：将银盐溶解于第二溶剂中，制成溶液B，将溶液B分成两份；S3：将S2中的第一份溶液B正面加入所述溶液A中，反应10-60min后，加入第二稳定剂；S4：向S3中滴加第二份溶液B，反应完成后，静置5-24h，即形成具有沉淀的混合液；S5：取所述混合液中的沉淀物，洗涤，干燥，即制成双模粒径纳米银颗粒；其中，所述S2中溶液B按1:1的比例分成两份；所述第一稳定剂的分子量为40000-50000，所述第二稳定剂的分子量为20000-30000。所述第一溶剂为水、乙醇、乙二醇和甘油中的任意一种或两种以上的混合物。所述第二溶剂为水、乙醇、乙二醇和甘油中的任意一种或两种以上的混合物。进一步地，所述S1之后S2之前还包括以下步骤：将所述溶液A加热至60-100℃。进一步地，按重量份计，按重量份计，所述还原剂、银盐、保护剂、第一稳定剂、第二稳定剂、无机酸溶液、第一溶剂和第二溶剂的含量分别为：进一步地，所述银盐为硝酸银、硫酸银、碳酸银、氯化银以及银络合物中的任意一种或两种以上的混合物。进一步地，所述还原剂为柠檬酸、次磷酸钠和六偏磷酸钠中的任意一种或两种以上的混合物；更为优选的，所述还原剂的纯度不低于工业级。进一步地，所述保护剂包括聚乙烯吡啶烷酮和月桂酸中的任意一种或两种的混合物。进一步地，所述第一稳定剂和第二稳定剂分别选自硅烷偶联剂、吐温T-65和明胶中的任意一种或两种以上的混合物。进一步地，所述无机酸为硝酸、硫酸和盐酸中的任意一种或两种以上的混合物。本专利技术还提供了一种双模粒径纳米银颗粒，其由如上所述的制备方法制备而成；更具体地，大粒径的银颗粒集中分布在350-450nm区域，小粒径的银颗粒集中分布在60-80nm区域。相较于现有技术，本专利技术的有益效果如下：本专利技术的技术原理在于：先将还原剂、保护剂、分子量较大的稳定剂完全溶解于第一溶剂中，还原剂主要作用在于还原银盐变成银单质，保护剂可保护生成的银晶种，稳定剂主要将生成的银颗粒包裹在内，使生成的银颗粒不发生团聚的现象，在不施加外力的情况下，有稳定剂包裹的银颗粒可自然沉降，还原剂、保护剂和稳定剂三者的存在缺一不可，共同作用使银颗粒自然沉降而不需要后续添加氨水或其他工序提取；将一份银盐正面加入含有还原剂、保护剂和分子量较大的稳定剂(即第一稳定剂)的溶液中，直接生成较大粒径的银颗粒，保护剂可在银单质形成的时候及时起到保护的作用，分子量较大的稳定剂可将生成的较大粒径的银颗粒包裹住；待银盐的反应完全后，再加入分子量较小的稳定剂(即第二稳定剂)，然后滴加另一份银盐，使均匀形成较大粒径的银颗粒，同时分子量较小的稳定剂将小粒径银颗粒包裹住，自然沉降于反应容器中。本专利技术可直接反应生成同时含两种粒径(大小粒径的银颗粒分别集中分布于350-450nm区域和60-80nm区域)的纳米银颗粒，且无需滴加氨水、调节pH或离心等后续处理工艺即可提取纳米银颗粒，生产工艺简单，对反应条件和反应设备的要求低，常温下即可完成反应，成本低，且产率高(90％以上，最高可达97％)，可规模化生产。使用本专利技术所提供的制备方法可制备双模粒径纳米银颗粒，即同时包含两种特征尺寸的纳米银颗粒，由于两种粒径尺寸比接近理论最佳值1：5，使得所制备的纳米银颗粒压实密度高，导电性能更好，在相同烧结温度和烧结时间下，本产品烧结体平均方阻较现有技术所制备的单一尺寸纳米银颗粒的平均方阻更低，最低可达到4.6mΩ/□。【附图说明】图1为实施例1所制备的纳米银颗粒的粒径分布图；图2为实施例1所制备的纳米银颗粒的扫描电镜图；图3为纳米银颗粒的压实密度结构原理图。【具体实施方式】本专利技术旨在提供一种双模粒径纳米银颗粒的制备方法，该方法可直接制备双模粒径的纳米银颗粒，即可制备具有两种尺寸的纳米银颗粒，并且无需经离心的工艺即可完成纳米银颗粒的提取，制备工艺简单且转化率高，可实现纳米银颗粒的批量化生产。另外，所制备的纳米银颗粒压实密度高、方阻低、导电性能良好。为了实现上述的目的，本专利技术的技术方案如下：一种双模粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双模粒径纳米银颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将还原剂和保护剂混合后溶解于第一溶剂中，调节pH呈酸性，再加入第一稳定剂，混合均匀后制成溶液A；S2：将银盐溶解于第二溶剂中，制成溶液B，将溶液B分成两份；S3：将S2中的第一份溶液B正面加入所述溶液A中，反应10‑60min后，加入第二稳定剂；S4：向S3中滴加第二份溶液B，反应完成后，静置5‑24h，即形成具有沉淀的混合液；S5：取所述混合液中的沉淀物，洗涤，干燥，即制成双模粒径纳米银颗粒；其中，所述S2中溶液B按1:1的比例分成两份；所述第一稳定剂的分子量为40000‑50000，所述第二稳定剂的分子量为20000‑30000。

【技术特征摘要】
1.一种双模粒径纳米银颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将还原剂和保护剂混合后溶解于第一溶剂中，调节pH呈酸性，再加入第一稳定剂，混合均匀后制成溶液A；S2：将银盐溶解于第二溶剂中，制成溶液B，将溶液B分成两份；S3：将S2中的第一份溶液B正面加入所述溶液A中，反应10-60min后，加入第二稳定剂；S4：向S3中滴加第二份溶液B，反应完成后，静置5-24h，即形成具有沉淀的混合液；S5：取所述混合液中的沉淀物，洗涤，干燥，即制成双模粒径纳米银颗粒；其中，所述S2中溶液B按1:1的比例分成两份；所述第一稳定剂的分子量为40000-50000，所述第二稳定剂的分子量为20000-30000。2.根据权利要求1所述的双模粒径纳米银颗粒的制备方法，其特征在于，所述S1之后S2之前还包括以下步骤：将所述溶液A加热至60-100℃。3.根据权利要求1或2所述的双模粒径纳米银颗粒的制备方法，其特征在于，按重量份计，所述还原剂、银盐、保护剂、第一稳定剂、第二稳定剂、无机酸溶液、第一溶剂和第二溶剂的含量分别为：4.根据权利要求1或2或所述的双...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁轶，余雪玲，雷震，
申请(专利权)人：珠海纳金科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44