制备金属纳米颗粒的方法技术

本发明专利技术描述了一种用来制备金属纳米颗粒的方法，该方法包括（ａ）形成第一金属和第二金属的液体熔体，所述第一金属具有所需纳米颗粒的组成；（ｂ）对熔体进行骤冷以形成固体；以及（ｃ）从固体除去第二金属，形成包含第一金属的纳米颗粒。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
纳米级的颗粒是人们众所周知的。它们的性质被应用于很多的产品中，例如用于 涂料、油墨、药品、治疗制剂和化妆品，以及在热塑性塑料和热固性塑料之类的基质材料中 作为添加剂。由于在纳米颗粒中，相对于材料中总原子数，相当大百分比例的原子位于表面 处，纳米颗粒可能另外具有独特的或有用的与尺寸有关的性质，这些性质不同于具有相同 组成的大块材料的性质。使人感兴趣的是金属纳米颗粒，其可以配制成例如导电性油墨和涂料，应用于电 子工业。尽管已知各种用来，但是人们仍然需要更有效更有成本 效益的方法。
技术实现思路
根据本专利技术的方法，由包含第一金属和第二金属的液态熔体制备了第一金属的纳 米颗粒，对所述熔体进行骤冷，以形成固体。从固体中选择性地除去所述第二金属，形成第 一金属的纳米颗粒。在随后的任选步骤中，可以收集所述纳米颗粒并且/或者用某种材料 对其进行涂覆，例如以防发生附聚和/或提高在液体中的分散性。所述熔体的组分包含至少两种不同的金属，所述不同的金属优选形成熔体或液态 合金，或者在骤冷之前以液体熔融态均勻分散，并且在骤冷之后以固态均勻分散。当由液体 熔融态骤冷的时候，制得了固体，然后可进行除去第二金属，以制得由第一金属的纳米颗粒 组成的粉末。优选骤冷至低于80°C的温度，更优选低于50°C，最优选低于40°C。所述骤冷 步骤优选非常快地进行，例如骤冷速度大于1000°C /秒，优选骤冷足够迅速，以便在骤冷之 后防止组分发生过多的相分离。在一个实施方式中，在骤冷之后立即进行溶浸。在大多数情况下，通过将第二金属溶解在溶浸剂中，从固体选择性地除去第二金 属，留下第一金属的纳米颗粒。在一个示例性的实施方式中，所述熔体的组分形成银和铝的熔融溶液。较佳的是， 银的含量小于熔体的80重量％，更优选小于熔体的60重量％，最优选小于熔体的50重 量％。在骤冷的固体中，通过用含水氢氧化物溶浸剂，例如氢氧化钠或氢氧化钾，进行溶解， 选择性地除去铝，留下银纳米颗粒。附图说明图1是本方法制备的银纳米颗粒的透射电子显微照片(TEM)。图2-4是通过实施例3举例说明的方法用不同溶浸时间制备的银纳米颗粒的扫描 电子显微照片(SEM)。具体实施例方式本文所用的术语"纳米颗粒"表示具有以下性质的颗粒所述颗粒的至少一个尺 度是亚微米级并且/或者颗粒的至少一种性质不同于具有相同组成的大块材料的性质。在 本文中，“纳米粉末”，“纳米颗粒”，“纳米级颗粒”，“超细"或"亚微米"粉末或颗粒以及其 它类似的术语，可以与术语“纳米颗粒”互换使用。根据本专利技术的方法，形成了包含至少两种金属的液态熔体。对所述组分进行选择， 以形成熔融溶液，也就是说，其中所述金属形成均勻的混合物，或者所述金属是均勻分散 的。可以选择金属的组合，使得所述组合的熔融温度相对于独立组分的熔融温度降低。例 如，处于或接近其低共熔点的低共熔混合物的熔点低于任一种纯金属的熔点。然后对熔体进行骤冷。足够快速地骤冷至足够低的温度将使得金属组分冻结在均 勻的或者具有精细结构的固态。将固体保持在足够低的温度可以防止或者限制材料结构中 发生进一步变化。骤冷的具体速率、最终温度和最终温度的停留时间会影响均一性或纳米 材料结构，微区尺寸，以及固体的其它结构性质。然后优选在发生材料结构变化、例如发生相分离之前，从固体除去该固体中的第 二金属。余下的第一金属具有纳米颗粒形式或者包含纳米颗粒的附聚粉末形式，并具有所 需的组成。也可以将所述第二金属以及任意其它的最终要从骤冷过程中形成的固体中除去 的组分称为"基质"材料。通常通过在被称为“溶浸剂”的材料中溶解，而从固体中除去基 质材料。熔体的金属组分可以包括元素金属，或者由金属氧化物、金属硫化物、金属氮化 物、金属卤化物、金属盐等提供的金属。所述金属可以选自下组包括但不限于钼、铱、金、 银、铝、镁、钯、钼、铑、钌、钛、锇、铼、铜、镍、钴、铁、铟、锡、锌、钕、硼、及其组合。原料可以以各种形式提供，包括但不限于丸粒，薄片或小片，或者可以在对更大的 形式进行切割、研磨、磨碎或其它粉碎操作之后提供。根据最终产物所需组成和纯度，以及 根据用途，原料的纯度可高或低。原料可以以晶态、半晶态或无定形的形式提供。可以对基质材料(第二材料)和溶浸剂进行选择，使得可以从骤冷的固体除去基 质材料而不会显著地除去所需的纳米颗粒。基质材料的非限制性例子是可溶于氢氧化物的 金属，例如铝、镁或钙。在这些情况下，使得熔体骤冷制得的固体接触合适的液体氢氧化物 制剂，例如氢氧化钾或氢氧化钠，由此将可溶性基质材料从固体溶浸出来。基质材料的其它 非限制性例子包括酸溶性固体，例如镁、铝和锌，该基质材料为了溶浸随后接触酸性液体或 者水溶性盐，例如NaF，KCl或MgCl，随后它们溶解在水中，从而留下所需的纳米颗粒。在一个优选的实施方式中，选择铝作为可溶于氢氧化物的基质材料，而选择银和 铜，或者单独选择银作为第一金属，用来制得具有高银含量的纳米颗粒粉末。所述铝、银和 铜组分以丸粒的形式，以高于99. 9%的纯度提供，然后进行加工，以形成具有所需重量比的 熔融混合物。优选的熔体组合物包含< 80重量％的Ag，更优选包含< 60重量％的Ag，更 优选包含< 50重量％的八8。原料所需的量以重量计，以体积计，或者以能够获得所需组分比例的其它可接受 的方法计量。形成熔体的最低温度取决于其确切组成，由选定的组分在所述工艺的操作压 力和条件下的温度_组成相图来确定。动力学作用也会影响组分或熔体的熔融性质。所述组分可以在熔融之前干混，并且/或者在熔融之后混合。它们可以独立地或 者分组地引入容器中进行熔融，或者可以在已经处于熔融的状态下加入容器中。它们也可 以例如为了获得便于加工或储存的所需形状或尺寸，在独立的间歇或连续浇铸步骤中预先 形成固溶体或合金，然后进行本专利技术方法的熔融步骤。为了获得熔体，使用任何已知的方法将容器加热至所需的熔体温度，例如可以使 用以下加热源，例如加热，辐射，红外辐射，电加热方法，感应加热，等等。熔融步骤的温度满 足丁 > Tm，其中Tm是合金组合物的熔点，根据合金中组分的相图确定。熔融可以以间歇法或者连续法进行。熔体可以在熔融状态保持长达所需的时间， 还可以进行混合，以确保组分的良好分散。可以通过机械搅拌进行混合，或者施加超声波或 振动或其它能量进行混合，或者例如通过机械分散器、机械均化器、超声波均化器、振动容 器或任意其它已知的方式或其组合来进行混合。关于这一点，有用的装置选自但不限于转 子、定子；分散元件；或者螺旋混合设备。如果进行充分的预混合步骤，则可能不需要在熔 融容器中进行进一步混合。当一种或多种组分可能会发生其它的不希望出现的化学变化， 例如氧化的时候，可能最好在惰性环境中进行熔融和混合步骤。应该通过一种方式进行熔 融和任意的混合，使得熔体不会冷却至低于熔融温度。在形成熔体之后，对熔融的物质进行骤冷。通常，但不排除其它情况，骤冷的物质 所得的状态为固态。骤冷可以通过以下方式，以间歇法或者连续法进行将熔融材料直接浸 没或以其它方式沉积在温度显著低于熔体的介质之中或之上，所述介质包括冷却的固体表 面，液体，气体，气溶胶或者薄雾。例如，可以使用冷却的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备包含第一金属的纳米颗粒的方法，所述方法包括：ａ）形成包含第一金属和第二金属的熔体；ｂ）对熔体进行骤冷，以形成固体；ｃ）从所述固体除去第二金属，形成包含第一金属的纳米颗粒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A贾巴，D勒科塔曼，T扎克，F德拉维加，
申请(专利权)人：西玛耐诺技术以色列有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]