一种金属粒子及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于金属材料技术领域，公开了一种金属粒子及其制备方法和应用。本发明专利技术的金属粒子内部中心处分布有孔洞，金属粒子球形度高，收缩比小，粒子内部晶粒小。本发明专利技术的金属粒子制备方法通过引入球形或类球形金属晶种，制备多元醇

【技术实现步骤摘要】
一种金属粒子及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及金属材料
，具体涉及一种金属粒子及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]含有微小金属粒子的组合物或其分散液可用于平板显示器（FPD）、太阳能电池，射频识别技术（RFID）的布线形成，微细的沟道、通孔等埋入布线，车和船的涂装用着色材料，医疗、诊断、生物
的吸附生化物质的载体，催化剂，柔性印刷电路，电容器等领域。且随着现在及未来光电技术产业的发展，电子元件向微型化和高性能方向的发展，对微小金属纳米粒子的球形度、分散性、粒径大小等性能指标提出了更高的要求。
[0003]现有技术中，金属粒子的制备方法包括物理方法和化学方法，物理方法包括雾化法、气相蒸发法、研磨法等，化学法主要包括溶胶
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凝胶法、液相还原法、物理气相沉积法（PVD）、水热法、化学气相沉积法（CVD）、沉淀法、等离子体法等。由于物理法存在高成本低产率的问题，现在广泛使用的化学液相还原法，即通过含金属的盐溶液或氧化物通过化学反应还原为金属，如中国专利技术专利文献CN104128616A提供了一种金属粒子的制备方法。
[0004]然而，目前生产上需要的金属颗粒一般为球形，但其样品中所需形状的粒子占粒子总数的比例很小，金属颗粒中包括很多其它形状的粒子，如片层、六边形、三角形、立方体形状，而且其中存在的问题很多，有的样品粒子尺寸很大，且尺寸分布很宽，在微电子领域的应用受到限制。
[0005]现有技术的中国专利技术专利文献CN 105436517 B，公开了一种利用纳米晶种诱导生产金属粉末的制备方法，加入金属晶种，仍会出现金属粉末表面粗糙度大，不规则度大，得到有棱角的多边形外貌的金属粉末。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种金属粒子及其制备方法和应用。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：第一方面，本专利技术提供了一种金属粒子，所述金属粒子内部中心处分布有孔洞。
[0008]所述孔洞在所述金属粒子内部中心处的分布为以下方式中的至少一种：方式a：均匀分布在所述金属粒子中心处的若干孔洞；方式b：集中分布在所述金属粒子中心处的若干孔洞；方式c：分散分布在所述金属粒子中心处的若干孔洞；方式d：围绕所述金属粒子中心处的环形孔洞。
[0009]作为本专利技术所述的金属粒子的优选实施方式，所述孔洞的孔径为以下种类中的至少一种；种类a：所述均匀分布在所述金属粒子中心处的孔洞的孔径为0.1nm～50nm；优选的，孔径为5 nm～50nm；进一步优选的，孔径为9 nm～30nm；
种类b：所述集中分布在所述金属粒子中心处的孔洞的孔径为0.1nm～80nm；优选的，孔径为2 nm～80nm；优选的，孔径为2.5 nm～60nm；种类c：所述分散分布在所述金属粒子中心处的孔洞的孔径为1 nm～60nm；优选的，孔径为10 nm～60nm；优选的，孔径为14 nm～45nm；种类d：所述环形孔洞的直径不超过金属粒子直径一半；优选的，直径为0.1μm～1μm；进一步的，直径为0.2μm～0.5μm。
[0010]作为本专利技术所述的金属粒子的优选实施方式，所述金属为金、银、铜、镍中的至少一种。
[0011]作为本专利技术所述的金属粒子的优选实施方式，所述金属粒子的晶粒的大小为10nm～80nm；所述金属粒子的球形度为0.6～1。优选的，球形度为0.8～0.95。
[0012]第二方面，本专利技术提供了上述金属粒子的制备方法，包括以下步骤：（1）制备多元醇
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晶种体系：球形或类球形纳米金属晶种分散于多元醇混合液中；（2）将所述多元醇
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晶种体系加入分散液中，再加入氧化液和还原液，搅拌进行反应；所述氧化液包括含所述晶种中金属源的金属氧化物或金属盐；（3）加入絮凝剂，沉淀分离，即得。
[0013]本专利技术以球形或类球形纳米金属颗粒作为晶种，多元醇
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晶种体系中将球形或类球形纳米金属晶种分散于多元醇中，即用多元醇将晶种包覆，并分散晶种；所述多元醇
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晶种体系加入分散液中后，产生醇水替换，在晶种表面形成均匀的由球形和/或椭圆形纳米气泡构成的纳米气泡包覆层，加入氧化液和还原液反应时，晶粒在晶种诱导下在其表面被还原沉淀，压迫纳米气泡，造成纳米气泡破裂，产生极强的冲击波造成金属晶体成长过程中晶格破裂形成空穴；鉴于晶种大小不一，所包覆纳米气泡大小和数量也不一，从而在金属晶体成长过程中在其中央区域形成大小不等，形状各异的空穴，具有不同空穴类型的金属粒子比例与球形纳米金属晶种粒度分布有关。
[0014]此外，本专利技术以球形或类球形纳米金属颗粒作为晶种，通过结晶方式，在晶种周围簇拥形成细微晶粒，在诱导晶粒生长过程中，产生的晶体界面二维效应更加均匀，从而形成晶粒更小，球形度更高的金属粒子；由于球形或类球形的晶种，具有均匀的晶界键合力，使得反应急剧加快，促进反应过程中形成的空穴效应，在反应过程中，使得金属粒子内部中央区域形成有孔洞，使金属粒子晶粒的收缩比更加均匀，收缩比更大。且，本专利技术的多元醇
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晶种体系促进反应过程中生成气泡，且多元醇和分散液间有同类溶剂的亲和作用，进一步促进晶种的分散。分散液对生成的金属粒子分散，防止反应过程中金属粒子的团聚。
[0015]作为本专利技术所述金属粒子制备方法的优选实施方式，所述金属为金、银、铜、镍中的至少一种。
[0016]作为本专利技术所述金属粒子制备方法的优选实施方式，在所述步骤（1）中，所述晶种的粒径为1 nm～100nm。优选的，所述晶种的粒径为1 nm～70nm。进一步优选的，所述晶种的粒径为5 nm～40nm。
[0017]选用该粒径的晶种，由于反应溶液中具有多个空气小气泡，在反应过程中金属粒子结晶过程产生空穴效应，在金属粒子内部形成孔洞；且反应过程的空穴效应随着限定范围内晶种粒径的增大，反应溶液的空气小气泡在金属粒子内部形成较大空气气泡，形成孔
洞。
[0018]作为本专利技术所述金属粒子制备方法的优选实施方式，在所述步骤（1）中，按体积百分比计，所述多元醇混合液中多元醇占15％～95％。优选的，所述多元醇占50％～85％，余量为酯类、醚类、酮类、醚酯类、烃类、胺类、吡咯烷酮类分散剂和/或表面活性剂中的至少一种；优选的，聚乙烯基吡咯烷酮、辛基胺、吐温中的至少一种。
[0019]作为本专利技术所述金属粒子制备方法的优选实施方式，在所述步骤（1）中，所述多元醇为季戊四醇、乙二醇、1，2
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丙二醇、1，4
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丁二醇、1，6
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己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、甘油中的至少一种。
[0020]作为本专利技术所述金属粒子制备方法的优选实施方式，在所述步骤（2）中，所述搅拌的速度为5rpm～1000rpm。优选的，所述搅拌的速度为50rpm～500rpm。
[0021]作为本专利技术所述金属粒子制备方法的优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属粒子，其特征在于，所述金属粒子内部中心处分布有孔洞；所述孔洞在所述金属粒子内部中心处的分布为以下方式中的至少一种：方式a：均匀分布在所述金属粒子中心处的若干孔洞；方式b：集中分布在所述金属粒子中心处的若干孔洞;方式c：分散分布在所述金属粒子中心处的若干孔洞;方式d：围绕所述金属粒子中心处的环形孔洞。2.根据权利要求1所述的金属粒子，其特征在于，所述孔洞的孔径为以下种类中的至少一种；种类a：所述均匀分布在所述金属粒子中心处的孔洞的孔径为0.1nm～50nm；种类b：所述集中分布在所述金属粒子中心处的孔洞的孔径为0.1nm～80nm；种类c：所述分散分布在所述金属粒子中心处的孔洞的孔径为1 nm～60nm；种类d：所述环形孔洞的直径不超过金属粒子直径一半。3.根据权利要求1所述的金属粒子，其特征在于，所述金属为金、银、铜、镍中的至少一种。4.根据权利要求1所述的金属粒子，其特征在于，所述金属粒子的晶粒的大小为10nm～80nm；所述金属粒子的球形度为0.6～1。5.一种金属粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备多元醇晶种体系：球形或类球形纳米金属晶种分散于多元醇混合液中；（2）将所述多元醇晶种体系加入分散液中，再加入氧化液和还原液，搅拌进行反应；所述氧化液包括含所述晶种中金属源的金属氧化物或金属盐；（3）加入絮凝剂，沉淀分离，即得。6.根据权利要求5所述的金属粒子的制备方法，其特征在于，所述金属为金、银、铜、镍中的至少一种。7.根据权利要求5所述的金属粒子的制备方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，所述晶种的粒径为1 nm～100nm。8.根据权利要求5所述的金属粒子的制备方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，按体积百分比计，所述多元醇混合液中多元醇占15％～95％。9.根据权利要求5所述的金属粒子的制备方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，所述多元醇为季戊四醇、乙二醇、1，2
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丙二醇、1，4
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丁二醇、1，6
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己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、甘油中的至少一种。10.根据权利要求5所述的金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚强，
申请(专利权)人：苏州思美特表面材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：