一种连续化甲酸盐还原制备银粉的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种连续化甲酸盐还原制备银粉的方法和系统。首先，将甲酸盐溶液与氢氧化钾或氢氧化钠溶液按比例混匀，加入表面活化剂作为还原液，同时将硝酸银粉末溶解在去离子水中作为反应液，在一定温度条件下将还原液与反应液通过撞击流反应器后制备悬浊液，并在管道反应器内继续反应一段时间后，经离心过滤装置分离固液两相后，干燥粉碎筛分得到粉末产品。本发明专利技术的优点在于采用连续化生产，反应过程无氨无肼，相比常规路线更安全可靠，同时速率快，副产物少，后处理的废水部分可以作为含氮液肥和原料溶液循环使用，最终得到的产品纯度高，粒径分布集中。粒径分布集中。粒径分布集中。

【技术实现步骤摘要】
一种连续化甲酸盐还原制备银粉的方法和系统


[0001]本专利技术涉及银粉的制备方法和系统，特别是涉及一种连续化甲酸盐还原制备银粉的方法和系统。

技术介绍

[0002]贵金属超细粉末在光学材料、光催化、微电极反应、电子浆料、导电胶、印刷电路、生物工程及医药、催化工业等方面的广泛应用，引起了诸多研究工作者的关注。其中，超细银粉在微电子工业可用于制造浆料和印刷材料等。纳米银粒子具有高的3阶非线性极化率，在微晶半导体玻璃及彩色民用玻璃的开发中也起到十分重要的作用。
[0003]纳米银粉包括纳米片状银粉和纳米球形银粉2种。用纳米银粉替代现在市场上使用的微米银粉有以下优点：
[0004]1、用纳米银粉生产的电子浆料中金属微粒的粒度更小，在进行丝网印刷时可用更大目数的丝网，从而得到致密程度更好的表面涂层，而且丝网操作的工作效率高；
[0005]2、可以减少银用量，降低生产成本。据德国不来梅应用物理研究所的一项专利称，用纳米银粉代替微米银粉制成的导电胶，可以焊接金属和陶瓷，涂层不需太厚，而且涂层表面平整，可以节省50％银用量；
[0006]3、由于纳米银粉的熔点通常低于粗晶粒物体，因此用纳米银粉制成的导电浆料，烧结温度一般低于普通浆料，这就降低了对基片材料耐高温性能的要求，甚至可以用塑料等作为基片材料。
[0007]同时，甲酸及其盐是一种方便且高效的催化氢转移还原剂，可以应用在有机合成与生物化学等多种领域。甲酸盐价格低廉且方便易得，无毒、稳定性好，还可以和多种过滤金属催化剂联合使用，同时，甲酸盐在进行催化还原反应时，反应条件温和，产物易分离，容易回收再利用，选择性强，产率也非常高。
[0008]公开号CN1227148A，公开日1999年09月01日的中国专利技术专利公布了一种高纯高分散性球型超细银粉的生产方法，它是以银锭作为原料，用硝酸溶解形成硝酸银溶液，再用甲酸盐还原，还原后得到的银粉再次用硝酸溶解形成硝酸银，加入氨水制成银氨溶液后，再分散还原得到超细银粉。虽然它也用了甲酸盐作为还原剂，但体系中还是引入了氨水，增加了贮存和生产风险，同时反应过程中多次用到浓硝酸，步骤也十分繁琐，不适合大体量银粉的生产，得到的银粉纯度高、分散性好，但是粒径难以继续增大，无法有效调控银粉粒径范围。
[0009]公开号CN102407341A，公开日2012年04月11日的中国专利技术专利提供给了一种表面改性粒径混合银粉的制备方法，将硝酸银水溶液、pH调节剂、醇类或酯类表面改性剂的醇溶液并流加入到含水合肼或抗坏血酸的还原液中，在具有高剪切搅拌作用的不锈钢反应釜内反应一步还原沉淀得到银粉。虽然得到的银粉分散性好、振实密度高、填充性好，但该方法试剂用量较大、粒径分布范围较宽、银粉纯度不够，使得电性能表现较差。公开号为CN1387968A，公开日为2003年01月01日的中国专利技术专利则采用碳酸盐来充当络合剂、表面活性剂为保护剂来制备银粉。虽然该方法生产的银粉球形度较好，但是步骤繁琐，不具有工
业化前景。公开号为CN107096927A，公开日为2017年08月29日的中国专利技术专利则采用抗坏血酸为还原剂、以马来酸为分散剂、以硝酸调节酸度的还原剂溶液，将硝酸银溶液加入还原剂溶液中反应，生成微米级银粉，再向溶液中加氨水和氯化铵，搅拌均匀后静置陈化得到产品。该方法制得的银粉分散性好，烧损率低于0.5％，银粉纯度高，但在实际生产中静置陈化时间过长，同时由于引入杂质较多，后处理复杂。
[0010]目前，通过液相还原法制备银粉的方法还有很多。宋建恒、郑学军以双氧水作为还原剂，有机胶作为分散剂，从强碱液中还原硝酸银得到平均粒径在310nm的超细银粉，并分析了影响银粉品质的因素。福州大学化学化工学院利用反向微乳液体系，在水合肼的还原作用下，在常温条件下得到了粒径在20～30nm的纳米银(《中国有色金属学报》1998年第S2期)。中南大学材料科学与工程学院探究了甲基纤维素作为分散剂，在以抗坏血酸为还原体系的化学液相还原法制备银粉的反应中，调节温度与分散剂浓度，最终得到了粒径为2.21μm的银粉(《福州大学学报(自然科学版)》2004年第2期)。
[0011]但是现今的液相还原法往往使用甲醛，水合肼，硼氢化钠、葡萄糖，多元醇，抗坏血酸等物质作为还原剂，反应过程中会产生大量废水，环保处理成本高。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的之一在于解决现有技术的不足之处，一种连续化甲酸盐还原制备银粉的方法。
[0013]本专利技术的目的之二在于提供一种连续化甲酸盐还原制备银粉的系统。
[0014]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：
[0015]一种连续化甲酸盐还原制备银粉的方法，所述方法包括如下步骤：
[0016]S1，将固体甲酸盐粉末与去离子水在甲酸盐配料釜中混合溶解，经过沉降装置与过滤装置，得到反应溶液A；
[0017]S2，将氢氧化钾或氢氧化钠与去离子水在碱液配料釜中混合溶解，得到反应液B；
[0018]S3，将上述反应液A、B按比例在还原液配料釜中混合，并加入表面活化剂，均匀混合得到还原液混合溶液，等待进入下一步反应器；
[0019]S4，将硝酸银粉末与去离子水在硝酸银配料釜中混合溶解，经过沉降装置与过滤装置后，得到硝酸银溶液，等待进入下一步反应器；
[0020]S5，将硝酸银溶液和还原液混合溶液一起通过撞击流反应器反应后制备得到悬浊液，再通过管道反应器，在管道反应器内继续反应一段时间后，最后通过分离装置得到固液二相；
[0021]S6，将得到的固相滤饼用去离子水洗涤，通过干燥装置烘干，再利用气流粉碎装置粉碎成粉末，最后通过粒径筛分装置筛分得到中位直径5～4000nm的产品银粉。
[0022]优选地，步骤S3中反应液A与反应液B混合时甲酸根离子与氢氧根离子的摩尔比在1:(0.1～10)。
[0023]优选地，步骤S5中硝酸银溶液与还原液混合溶液中银离子和甲酸根离子的摩尔比为1:(0.5～2)。
[0024]优选地，步骤S5中反应液在撞击流反应器内的温度在20℃～300℃。
[0025]优选地，步骤S5中悬浊液在管道反应器中的温度在20℃～300℃，管道反应器的内
部压力在0.1MPa～10MPa，管道反应器内循环反应时间为20min～500min。
[0026]优选地，步骤S5中撞击流反应器及管道反应器内的反应液pH值为3～8。
[0027]优选地，所述表面活化剂为分子量小于2000的具有表面活化性能的化合物，包括明胶、吐温80、PVA和PVP。
[0028]优选地，反应期间甲酸盐配料釜、还原液配料釜和硝酸银配料釜内的储料温度在20℃～95℃之间。
[0029]一种连续化甲酸盐还原制备银粉的系统，包括还原剂子系统，所述还原剂子系统包括甲酸盐配料釜、碱液配料釜、还原液配料釜，甲酸盐配料釜的下游还依次设有沉降装置和过滤装置，三者之间通过带控制阀的管道依次连接，过滤装置的液体物料出口及碱液配料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续化甲酸盐还原制备银粉的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1，将固体甲酸盐粉末与去离子水在甲酸盐配料釜中混合溶解，经过沉降装置与过滤装置，得到反应溶液A；S2，将氢氧化钾或氢氧化钠与去离子水在碱液配料釜中混合溶解，得到反应液B；S3，将上述反应液A、B按比例在还原液配料釜中混合，并加入表面活化剂，均匀混合得到还原液混合溶液，等待进入下一步反应器；S4，将硝酸银粉末与去离子水在硝酸银配料釜中混合溶解，经过沉降装置与过滤装置后，得到硝酸银溶液，等待进入下一步反应器；S5，将硝酸银溶液和还原液混合溶液一起通过撞击流反应器反应后制备得到悬浊液，再通过管道反应器，在管道反应器内继续反应一段时间后，最后通过分离装置得到固液二相；S6，将得到的固相滤饼用去离子水洗涤，通过干燥装置烘干，再利用气流粉碎装置粉碎成粉末，最后通过粒径筛分装置筛分得到中位直径5~4000nm的产品银粉。2.根据权利要求1所述连续化甲酸盐还原制备银粉的方法，其特征在于，步骤S3中反应液A与反应液B混合时甲酸根离子与氢氧根离子的摩尔比在1:(0.1~10)。3.根据权利要求1所述连续化甲酸盐还原制备银粉的方法，其特征在于，步骤S5中硝酸银溶液与还原液混合溶液中银离子和甲酸根离子的摩尔比为1:(0.5~2）。4.根据权利要求1所述连续化甲酸盐还原制备银粉的方法，其特征在于，步骤S5中反应液在撞击流反应器内的温度在20℃~300℃。5.根据权利要求1所述连续化甲酸盐还原制备银粉的方法，其特征在于，步骤S5中悬浊液在管道反应器中的温度在20℃~300℃，管道反应器的内部压力在0.1MPa~10MPa，管道反应器内循环反应时间为20min~500min。6.根据权利要求1所述连续化甲酸盐还原制备银粉的方法，其特征在于，步骤S5中撞击流反应器及管道反应器内的反应液pH...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海贤，陈穆宸，曹佳培，
申请(专利权)人：浙江海虹控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：