一种高活性银粉及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种高活性银粉及其制备方法和应用，涉及金属粉体冶金领域。本发明专利技术的制备方法，包括以下步骤：S1、配制硝酸银溶液、架构剂溶液，将硝酸银溶液与架构剂溶液混合，稀释，配制成浓度为0.1‑1.0g/L的硝酸银溶液体系；S2、将还原剂溶解，加入pH调节剂，得到还原溶液，将还原溶液与步骤S1得到的硝酸银溶液体系混合，慢速搅拌，反应生成银晶粒；S3、将分散诱导剂加入步骤S2得到的体系中，混合均匀；S4、配制浓度为50‑250g/L的硝酸银溶液，在预定时间内加入到步骤3得到的体系中，加入完成后，静置物料，陈化；S5、清洗步骤S4中得到的物料，沉降，即得高活性银粉。本发明专利技术的方法得到的银粉具有镂空结构，比表面积大、催化效率高、容易沉降分离。

A highly active silver powder and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种高活性银粉及其制备方法和应用
本专利技术涉及金属粉体冶金、粉体材料制备领域，特别是涉及一种高活性银粉及其制备方法和应用。
技术介绍
金属催化剂是以金属为主要活性组分的固体催化剂，其中银催化剂是其中一个重要的分支，每年全球用量高达300-500吨。银催化剂对氧化反应显示出良好活性，从形态上划分，银催化剂包括金属型和载体负载型。金属型银催化剂可以用于甲醇氧化制甲醛和乙醇氧化脱氢制乙醛。载体型银催化剂主要应用于乙烯氧化制环氧乙烷，该催化剂一般采用α-Al2O3作载体，银含量为10％-30％，为了改善催化剂的性能，常添加有铷、铯、钙、钡等助催化剂；载体型银催化剂还应用于燃料电池作催化电极(Ag/活性炭)，以及石油化工中甲苯歧化生产对二甲苯(Ag/Al2O3)。目前，主要是通过提高比表面积来提高银催化剂的催化效率和活性，比表面积越大，物料与催化剂的接触面积越大。采用α-Al2O3作载体降低银含量、制备纳米尺寸银粉或镂空银粉均可以达到提高比表面积的目的。采用α-Al2O3载体制备银催化剂，不利于回收贵金属，而且催化效率有待提高。纳米尺寸银粉虽然催化效率大幅提高，但难以沉淀分离，容易形成杂质残留于反应物料中。镂空银粉催化效率好，易于分离，现有制备镂空银粉的方法大多使用大孔树脂作为载体，但是需要高温热分解，分解不完全可能会导致有机残留，而且高分热烧结可能会导致银粉坍塌。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种高活性银粉的制备方法，得到的银粉具有镂空结构，比表面积大、孔径大，催化效率高，尺寸大，容易沉降分离。一种高活性银粉的制备方法，包括以下步骤：S1、配制硝酸银溶液、架构剂溶液，将硝酸银溶液与架构剂溶液混合，稀释，配制成浓度为0.1-1.0g/L的硝酸银溶液体系；硝酸银的用量为总硝酸银用量的0.1％-5％，所述总硝酸银用量为步骤S1和S4中硝酸银用量之和；S2、将还原剂溶解，加入pH调节剂至pH为9-13，得到还原溶液，将还原溶液与步骤S1得到的硝酸银溶液体系混合，搅拌，转速为10-40r/min，反应生成银晶粒；S3、将分散诱导剂加入步骤S2得到的体系中，混合均匀；S4、配制浓度为50-250g/L的硝酸银溶液，在预定时间内加入到步骤3得到的体系中，加入完成后，静置物料，陈化；S5、清洗步骤S4中得到的物料，沉降，即得高活性银粉。上述制备方法，通过直接液相还原制备银粉，先用低浓度硝酸银反应，然后进行还原反应，再用高浓度硝酸银反应，初期使用低浓度的银溶液，使硝酸银总量的0.1％-5％被还原为体积较小的银晶粒，易于被树状高分子架构剂吸附，形成含有银晶核的“银树”，然后再极慢地补充银离子，使银离子能在“银树”架构的晶核上中逐步生长成为镂空银粉颗粒。在其中一个实施例中，所述步骤S1中，混合时采用高速搅拌，搅拌转速为100-200r/min。在其中一个实施例中，所述步骤S2中，搅拌时间为30-90min。低速(10-40r/min)搅拌下慢速反应，使架构剂有足够的时间吸附银晶粒，确保了银粉能围绕架构剂的形状反应生成。在其中一个实施例中，所述步骤S4中，将所述硝酸银溶液滴加至步骤3得到的体系中，滴加时间为1-3h，陈化时间为10-14h。在其中一个实施例中，所述步骤S5中具体为：清洗步骤S4中得到的物料至电导率≤50μs/cm，自然沉降分离，在65-85℃下烘干至恒重、打粉过筛，即得高活性银粉。在其中一个实施例中，所述架构剂为聚酰胺-胺高分子，用量为理论应得银粉质量的0.1％-5％。上述架构剂为树枝状高分子，使银晶粒附着于架构内并逐步长大，从而形成整体架构镂空的银粉。理论应得银粉质量可以理解为：例如，采用170g硝酸银作为反应物，理论应得银粉质量为108g。在其中一个实施例中，所述架构剂选自：2.0G、3.0G、4.0G聚酰胺-胺中的一种或两种以上。在其中一个实施例中，所述还原剂为抗坏血酸和/或水合肼，用量为还原银离子所需理论用量的1.0-1.2倍；所述pH调节剂选自：氢氧化钠溶液、氨水、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液中的一种或两种以上。在其中一个实施例中，所述分散诱导剂选自：烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、辛葵醇醚硫酸钠中的一种或两种以上，用量为理论应得银粉质量的1％-10％。上述分散诱导剂中含有硫原子，硫原子对银离子具有特有的电子配对及敏感性，能更好的捕抓和诱导银离子排列。该分散诱导剂为水溶性，对比树脂模板法制备镂空银粉，分散诱导剂容易被清洗去除，制得的银粉杂质少、纯度高。在其中一个实施例中，所述步骤S1-S4中反应温度为30-60℃，使得反应能在较为温和的反应条件下进行，使银晶粒缓慢长大成银粉颗粒，确保了银粉能按设计反应生成。若温度过高不仅会加快还原反应的速度，还会使聚酰胺-胺的支架作用失效，导致难以形成理想的镂空银粉。本专利技术一方面还提供一种采用上述方法制备得到的高活性银粉。上述高活性银粉，为镂空球形颗粒或类球形颗粒，颗粒内部存在三维的网状空洞结构，该颗粒的尺寸较纳米银粉尺寸更大，能快速沉降分离；颗粒孔径较大，能有效进行物料通流，提高催化效率；颗粒比表面积大，表面活性高，能有效提高催化效率。在其中一个实施例中，所述银粉为镂空球形颗粒和/或类球形颗粒，颗粒直径为40-120μm，所述镂空球形颗粒内部具有三维网状结构，孔径大小为0.2-1.5μm，比表面积≥30m2/g。其中，类球形颗粒是指类似球状、短径和长径比为0.7～1.0的颗粒。本专利技术另一方面还提供一种上述的高活性银粉在制备工业催化剂中的应用。采用本专利技术的高活性银粉制作工业催化剂，能有效提高其催化活性和效率，并且有利于贵金属回收。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的制备方法，通过直接液相还原制备银粉，先低浓度硝酸银反应，然后进行还原反应，再用高浓度硝酸银反应，初期使用低浓度的银溶液，使硝酸银总量的0.1％-5％被还原为体积较小的银晶粒，易于被树状高分子架构剂吸附，形成含有银晶核的“银树”，然后再极慢地补充银离子，使银离子能在“银树”架构的晶核上中逐步生长成为镂空银粉颗粒。本专利技术的高活性银粉，为镂空球形颗粒或类球形颗粒，颗粒内部存在三维的网状空洞结构，该颗粒的尺寸较纳米银粉尺寸更大，能快速沉降分离；颗粒孔径较大，能有效进行物料通流，提高催化效率；颗粒比表面积大，表面活性高，能有效提高催化效率。采用本专利技术的高活性银粉制作工业催化剂，能有效提高其催化活性和效率，并且有利于贵金属回收。附图说明图1为实施例1银粉的扫描电镜图；图2为实施例2银粉的扫描电镜图；图3为实施例3银粉的扫描电镜图；图4为对比例1银粉的扫描电镜图；图5为对比例2银粉的扫描电镜图；图6为对比例3银粉的扫描电镜图；图7为对比例4银粉的扫描电镜图；图8为对比例5银粉的扫描电镜图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高活性银粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、配制硝酸银溶液、架构剂溶液，将硝酸银溶液与架构剂溶液混合，稀释，配制成浓度为0.1-1.0g/L的硝酸银溶液体系；硝酸银的用量为总硝酸银用量的0.1％-5％，所述总硝酸银用量为步骤S1和S4中硝酸银用量之和；/nS2、将还原剂溶解，加入pH调节剂至pH为9-13得到还原溶液，将还原溶液与步骤S1得到的硝酸银溶液体系混合，搅拌，转速为10-40r/min，反应生成银晶粒；/nS3、将分散诱导剂加入步骤S2得到的体系中，混合均匀；/nS4、配制浓度为50-250g/L的硝酸银溶液，在预定时间内加入到步骤3得到的体系中，加入完成后，静置物料，陈化；/nS5、清洗步骤S4中得到的物料，沉降，即得高活性银粉。/n

【技术特征摘要】
1.一种高活性银粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、配制硝酸银溶液、架构剂溶液，将硝酸银溶液与架构剂溶液混合，稀释，配制成浓度为0.1-1.0g/L的硝酸银溶液体系；硝酸银的用量为总硝酸银用量的0.1％-5％，所述总硝酸银用量为步骤S1和S4中硝酸银用量之和；
S2、将还原剂溶解，加入pH调节剂至pH为9-13得到还原溶液，将还原溶液与步骤S1得到的硝酸银溶液体系混合，搅拌，转速为10-40r/min，反应生成银晶粒；
S3、将分散诱导剂加入步骤S2得到的体系中，混合均匀；
S4、配制浓度为50-250g/L的硝酸银溶液，在预定时间内加入到步骤3得到的体系中，加入完成后，静置物料，陈化；
S5、清洗步骤S4中得到的物料，沉降，即得高活性银粉。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，搅拌时间为30-90min；
所述步骤S4中，将所述硝酸银溶液滴加至步骤3得到的体系中，滴加时间为1-3h，陈化时间为10-14h。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，混合时搅拌转速为100-200r/min；
所述步骤S5中具体为：清洗步骤S4中得到的物料至电导率≤50μs/cm，自然沉降分离，在65-85℃下烘干至恒重、打粉过筛，即得高活性...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁炳联，娄红涛，冯辉，邱衍嵩，万广宇，唐国辉，梁俊展，张旭玲，黄雨佳，舒斌，
申请(专利权)人：广东羚光新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44