CN101020242A - 生产金属纳米颗粒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种生产金属纳米颗粒的方法，即使在极性溶剂中，通过优异的分散稳定性也能获得较高产率，产生大量均匀尺寸的颗粒。而且，本发明提供了金属纳米颗粒以及生产金属纳米颗粒的方法，采用多酸作为稳定剂以控制颗粒的尺寸，甚至用比其它大分子稳定剂更少的量，使得颗粒可以具有分散稳定性。根据本发明的一个方面，可以提供制造金属纳米颗粒的方法，利用多酸作为稳定剂以由金属前体生产纳米尺寸的金属纳米颗粒。这里，可以进一步添加还原剂。

Description

生产金属纳米颗粒的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2006年2月15日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2006-0014609号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种生产金属纳米颗粒(纳米微粒，nanoparticle)的方法以及由此生产的纳米颗粒，尤其涉及一种在极性溶剂中生产金属纳米颗粒的方法以及由此生产的纳米颗粒。
背景技术
生产金属纳米颗粒的大多数方式为化学合成方法、机械生产方法、以及电生产方法。然而，在机械生产方法的情形下，其利用机械力来进行粉碎，由于在加工中杂质的混入所以很难生产高纯度颗粒并且不可能形成均匀尺寸的金属纳米颗粒。此外，通过电解的电生产方法具有的缺陷在于其需要较长的生产时间以及提供由于低浓度导致的低产率。化学合成方法包括蒸汽法，如等离子体或热蒸发，其涉及使用高度昂贵的设备；以及溶液(胶体)法，其在低成本的情况下可产生均匀的颗粒。
到目前为止，一种通过溶液法来生产金属纳米颗粒的方法包括在水基介质中离解金属化合物，然后利用还原剂或表面活性剂生产以水溶胶形式的金属纳米颗粒。然而，通过这种现有溶液法生产的金属纳米颗粒提供非常低的产率，因为其受到金属化合物溶液的浓度的限制。也就是说，只有当金属化合物的浓度低于mM时，才有可能生成均匀尺寸的金属纳米颗粒。因此，同样存在对金属纳米颗粒产率的限制，并且为了获得数克的量的均匀尺寸的金属纳米颗粒，需要1000升或更多的功能基团。这表示对有效大规模生产的局限。另外，在反应完成后的未反应残余物降低了产率，并且在形成的金属纳米颗粒的分离步骤出现的大量损失导致了产率的进一步降低。此外，当将产生的金属纳米颗粒进行再分散以便在各个领域利用它们时，分散稳定性很重要。
发明内容
本发明提供了一种生产金属纳米颗粒的方法，其使得通过在极性溶剂中的优异分散稳定性而可获得较高产率并生产大量的均匀颗粒，以及提供了由此生产的金属颗粒。
而且，本发明提供了金属纳米颗粒和一种生产金属纳米颗粒的方法，采用多酸作为稳定剂以控制颗粒的尺寸，甚至用比其它聚合物稳定剂更少的量，并且使得颗粒可以具有分散稳定性。
本发明的其它方面和优点部分将在以下的描述中提出并且部分将根据该描述显而易见或者可以通过本发明的实施领会。
根据本发明的一个方面可以提供一种制造金属纳米颗粒的方法，利用多酸作为稳定剂以在极性溶剂中由金属前体生产纳米尺寸的金属纳米颗粒。这里，可以进一步加入还原剂。
该方法可以进一步包括将金属前体和多酸与极性溶剂进行混合、在室温或低于极性溶剂的沸点温度下搅拌所得混合物、以及当反应混合物转变为暗红色或暗绿色时完成反应。
金属前体可以为化合物，其包含选自由金、银、铜、镍、钯及其混合物组成的组的一种或多种金属。在具体实施方式中，金属前体可以为选自由AgNO3、AgBF4、AgPF6、Ag2O、CH3COOAg、AgCF3SO3、AgClO4、AgCl、Ag2SO4、CH3COCH＝COCH3Ag、Cu(NO3)2、CuCl2、CuSO4、C5H7CuO2、NiCl2、Ni(NO3)2、NiSO4、以及HAuCl4组成的组的一种或多种化合物。
多酸为包含在主链或支链上的一个或多个羧基或羧基衍生物并且具有10-100,000的聚合度的聚合物。羧基衍生物的实例分别包括羧基的钠衍生物、钾衍生物以及铵衍生物。此外，多酸可以是选自由聚(丙烯酸)、聚(马来酸)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylic acid))、聚(丙烯酸-共-甲基丙烯酸)、聚(马来酸-共-丙烯酸)、聚(丙烯酰胺-共-丙烯酸)及其钠盐、钾盐和铵盐组成的组的一种或多种化合物。
极性溶剂可以是选自由水、醇、多元醇、二甲基甲酰胺(DMF)、以及二甲基亚砜(DMSO)组成的组的一种或多种溶剂。这里，醇可以是选自由甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、异丁醇、己醇、以及辛醇组成的组的一种或多种化合物。这里，多元醇可以是选自由甘油、甘醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、丁二醇、四甘醇、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、1，2-戊二醇、以及1，2-己二醇组成的组的一种或多种化合物。
多酸可以相对于100重量份的金属前体以30-400重量份被混合，并且极性溶剂可以相对于100重量份的金属前体以100-2000重量份被混合。
这里，反应温度可以在18～250℃的范围内，反应可以进行1-5小时。
该方法可以进一步包括在混合步骤或搅拌步骤将还原剂加入到反应混合物中，其中还原剂是选自由NaBH4、LiBH4、四丁基硼氢化铵、N2H4、乙二醇、丙三醇、二甲基甲酰胺、丹宁酸、柠檬酸盐(酯)以及葡萄糖组成的组的一种或多种化合物。此外，还原剂可以以1-10当量的金属前体的金属离子被加入，并且反应可以进行10分钟～2小时。
该方法可以进一步包括在反应完成后清洗包括金属纳米颗粒与有机溶剂的反应混合物以及通过离心获得金属纳米颗粒。
本发明的另一个方面可以提供通过上述制造金属纳米颗粒的方法生产的金属纳米颗粒。
这里，金属纳米颗粒可以包括的金属含量为70-99％并且直径为5-100nm。由X射线光电子能谱产生的金属纳米颗粒的氧峰可以在530.5±0.5eV的整个氧峰中占10-40％。
本发明的另一方面可以提供胶体，其中金属纳米颗粒被分散在极性溶剂中。
本发明的另一方面可以提供导电墨水，其中金属纳米颗粒被分散在极性溶剂中。
附图说明
图1为曲线图，表示对根据本发明一具体实施方式生产的金属纳米颗粒进行TGA分析的结果；
图2为曲线图，表示对根据本发明一具体实施方式生产的金属纳米颗粒进行XRD分析的结果；
图3和图4为曲线图，表示对根据本发明的具体实施方式生产的金属纳米颗粒进行XPS分析的结果；
图5-11为照片，表示对根据本发明的具体实施方式生产的金属纳米颗粒进行SEM分析的结果；
图12为照片，表示对根据相关技术的具体实施方式生产的金属纳米颗粒进行SEM分析的结果。
具体实施方式
在下文中，对根据本发明的生产金属纳米颗粒的方法以及由此生产的金属纳米颗粒将参照附图进行详细描述。
本发明生产金属纳米颗粒的方法是在水基溶剂或极性溶剂中实施的，其已知为提供较低的产率。然而，本发明提供了一种金属纳米颗粒的制造方法，其允许通过选择性地使用具有均匀聚合物形式的稳定剂而可获得可稳定地分散在水基溶剂或极性溶剂中的金属纳米颗粒。
本发明的稳定剂指定为这样一种物质，其使得金属纳米颗粒在溶剂中稳定地生长并形成纳米尺寸的颗粒，或在溶剂中稳定地分散纳米颗粒。该稳定剂也被称为帽化分子(capping molecule)或分散剂。这种稳定剂可以是本领域技术人员已知的任何化合物，尤其是具有氧、氮或硫原子的化合物，并且更具体地，是具有硫醇基(-SH)、氨基(-NH2)或羧基(-COOH)的化合物。在本发明一具体实施方式中，具有羧基的化合物被用作稳定剂。
在这些具有羧基的化合物中，在本发明中使用多酸在极性溶剂下由金属前体生产纳米尺寸的金属颗粒。与单分子稳定剂相比，多酸(其为聚合物)可稳定地分散直径为几十nm的颗粒，并且还控制纳米颗粒的尺寸，以及与使用PVP作为另一种聚合物稳定剂相比，在使用量很小的情况下提供这些颗粒的稳定分散。
在本发明中，多酸可以是在主链或侧链上具有一个或多个羧基或其衍生物并且聚合度为10-100,000的聚合物。
这里，衍生物指定为通过化学地改变母体化合物的部分元素而获得的类似化合物。羧基的衍生物是其中氢原子被其它原子或分子如钠、钾、或铵所取代的化合物。
根据本发明一具体实施方式，这样的多酸的实例可以包括聚合物，其通过打开碳双键(C＝C)而具有碳碳键(-C-C-)的主链以及在其主链或侧链上的羧基、或其用钠、钾或铵取代氢原子的羧基的衍生物。多酸的具体实例可以包括聚(丙烯酸)、聚(马来酸)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸-共-甲基丙烯酸)、聚(马来酸-共-丙烯酸)、和聚(丙烯酰胺-共-丙烯酸)；聚合物中的一个或多个-COOH端的氢原子被钠取代的钠衍生物，例如聚丙烯酸钠、聚马来酸钠、聚(丙烯酸共甲基丙烯酸)钠、聚(马来酸共丙烯酸)钠和聚(丙烯酰胺共丙烯酸)钠；聚合物中的一个或多个-COOH端的氢原子被钾取代的钾衍生物，例如聚丙烯酸钾、聚马来酸钾、聚(丙烯酸共甲基丙烯酸)钾、聚(马来酸共丙烯酸)钾和聚(丙烯酰胺共丙烯酸)钾；聚合物中的一个或多个-COOH端的氢原子被铵离子(-NH4)取代的铵衍生物，例如聚(丙烯酸)的铵盐、聚(马来酸)的铵盐、聚(丙烯酸共甲基丙烯酸)的铵盐、聚(马来酸共丙烯酸)的铵盐和聚(丙烯酰胺共丙烯酸)的铵盐。
尽管对通过多酸可形成金属纳米颗粒的金属没有特别限定，但金属的实例可以包括许多研究中通常关注的金、银、铜、镍、钯及其混合物。
提供可还原金属离子以产生这些金属纳米颗粒的金属前体可以是包含但不限于这些金属的任何盐。例如但不限于可以用作本发明的金属前体的这些化合物：AgNO3、AgBF4、AgPF6、Ag2O、CH3COOAg、AgCF3SO3、AgClO4、AgCl、Ag2SO4、CH3COCH＝COCH3Ag、Cu(NO3)2、CuCl2、CuSO4、C5H7CuO2、NiCl2、Ni(NO3)2、NiSO4以及HAuCl4。
为了离解多酸和金属前体，在本领域通常使用的任何极性溶剂(但不限于此)可以用于本发明。这种极性溶剂也起引导金属离子形成金属纳米颗粒的还原剂的作用。极性溶剂的实例可以包括水、醇、多元醇、二甲基甲酰胺(DMF)、以及二甲基亚砜(DMSO)及其混合物。例如，DMF可以通过与水或多元醇如乙二醇混合而使用。
这里，醇的实例可以包括甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、异丁醇、己醇、以及辛醇。
这里，多元醇指定为低分子量、具有多于2个羟基的水溶性单体和聚合物。由于在本发明中使用的多元醇为不仅可以起还原剂的作用而且可以起稳定剂的作用的溶剂，所以它们可适当地用作极性溶剂。这些多元醇的实例可以包括甘油、甘醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、丁二醇、四甘醇、1，2-戊二醇以及1，2-己二醇。然而，很明显不限于它们，可以使用对于本领域技术人员来说显而易见的任何多元醇。
在下文中将详细描述本发明生产金属纳米颗粒的方法。本发明生产金属纳米颗粒的方法可以包括将金属前体和多酸与极性溶剂加以混合、在室温或低于极性溶剂沸点的温度下搅拌该反应混合物、以及当该反应混合物变为暗红色或暗绿色时完成该反应。
在混合步骤中，相对于100重量份的金属前体，将多酸以30-400重量份加以混合。如果加入的多酸少于30重量份，则很难控制金属颗粒的尺寸并且产率下降，而如果多于400重量份，则效率降低。
同样，相对于100重量份的金属前体，使用100-2000重量份、优选200-500重量份的极性溶剂。如果使用的极性溶剂少于100重量份，则金属前体不易于离解。如果使用的极性溶剂多于2000重量份，则从经济角度看是无效的。
在搅拌步骤中，搅拌以这样的比率混合的反应混合物以在均匀温度下实施还原反应。可在室温或低于过程中使用的极性溶剂的沸点温度下进行搅拌。当加入还原剂时，搅拌温度可以低于在未加入还原剂时的温度。在低于室温下，还原反应本身很难发生。另一方面，在高于极性溶剂的沸点温度下，由于副反应所以很难稳定地控制反应。根据本发明的一具体实施方式，搅拌温度可以为18-250℃，优选为50-200℃。在没有加入还原剂时，搅拌温度升高以提供用于引发反应和控制反应速率所需的足够的能量。此时，温度均匀地升高，使得金属颗粒均匀地生长，从而有利于控制尺寸。
通过反应，反应混合物从黄色转变为暗红色并进一步转变为暗绿色(或胆汁颜色)。根据本发明的一具体实施方式，可以注意到较小的金属颗粒以暗红色形成，而较大尺寸的纳米颗粒以暗绿色形成。根据所需的颗粒尺寸，反应可以在暗红色或暗绿色时终止。
形成纳米颗粒的反应时间可以随着组分的混合比率、搅拌温度、使用或未使用还原剂而变化。例如，反应时间可以为1-5小时。
通过在混合步骤或搅拌步骤加入除了极性溶剂之外的另外的还原剂可使反应更易于进行。这种还原剂可以是用于在水基或极性溶剂中生产金属纳米颗粒的常规还原剂。该还原剂的实例包括NaBH4、LiBH4、四丁基硼氢化铵、N2H4、二甲基甲酰胺、丹宁酸、柠檬酸盐(酯)以及葡萄糖。以1-10当量的产生自金属前体的金属离子并可影响金属纳米颗粒尺寸和反应速率的量加入还原剂。例如，通过使用还原剂，金属纳米颗粒可通过实施10分钟-2小时的反应而获得。
同样，生产金属纳米颗粒的方法可进一步包括本领域技术人员显而易见的获得在溶液中产生的金属纳米颗粒。例如，其包括在反应完成后清洗包括金属纳米颗粒与有机溶剂的反应混合物并通过离心获得金属纳米颗粒。除此之外，可以进一步增加干燥获得的颗粒。这里，有机溶剂的实例可以包括甲醇、乙醇、DMF及其混合物。
以下示出了作为这个过程的实例的银纳米颗粒的形成。
Figure A20071000490300141
其表明金属原子结合至羧基端并借助于还原而生长至一定尺寸。多酸的较长聚合物链稳定地隔离金属纳米颗粒例如银颗粒，使得纳米颗粒均匀地生长同时不会相互聚集并稳定地分散。
图1是曲线图，表示对根据本发明一具体实施方式生产的金属纳米颗粒进行TGA分析的结果。参照图1，其为对直径是30-40nm的金属纳米颗粒进行TGA分析的结果，表明了约4重量％的有机物质被包括在纳米颗粒中。通过该分析，可以估算有助于产生的纳米颗粒的分散稳定性的帽化分子的量。在所获得的纳米颗粒的平均直径为约小于10nm的情况下，有机物质的量为约低于20重量％。换句话说，由本发明产生的金属纳米颗粒的金属含量为70-99％。
图2是曲线图，表示对根据本发明一具体实施方式生产的金属颗粒进行XRD(X射线衍射)分析的结果。参照图2，其表明，表示金属纳米颗粒的XRD(X射线衍射)的结果的曲线图精确地与粉末衍射标准联合委员会(JCPDS)的卡号4-0783(纯银)一致。
图3和图4为曲线图，表示X射线光电子能谱法(XPS)的结果。图3是曲线图，表示根据本发明一具体实施方式利用聚(丙烯酸)制造的银纳米颗粒的XPS的结果。这个曲线图示出了两个分开的O1峰，一个峰31在533±1eV处，其中氧原子并没有与银结合，而另一个峰33在530.5±0.5eV处，其中氧原子与银结合。这里，峰31(其中氧原子并没有与银结合)表示如在 (结构式1)中示出的仍然具有H的羧基中的氧原子。而且，峰33(其中氧原子与银结合)表示如在
Figure A20071000490300152
(结构式2)中示出的H已经被金属如Ag所取代的羧基中的氧原子。
图4是曲线图，表示根据本发明一具体实施方式通过利用聚丙烯酸钠或聚(丙烯酸)的铵盐制造的银纳米颗粒的XPS的结果。该结果示出了三个分开的O1峰，一个峰41在533±1eV处，其中氧原子并没有与银结合，另一个峰43在530.5±0.5eV处，其中氧原子与银结合，以及另一个峰42在532±1eV处，其中氧原子与取代基如这里的钠、钾、铵结合，峰41和43分别对应于图3的峰31和33。峰42表示如在
Figure A20071000490300161
(结构式3)中示出的其中H被钠、钾或铵取代的羧基中的氧原子，其中M是取代了羧基中的H的钠、钾、或铵。
在这样的分析中，在金属纳米颗粒的有机物质之中，可以推导出有助于所生产的金属纳米颗粒的稳定性的结构式2的羧基和有助于在溶剂中的分散稳定性的结构式1的羧基的比率。表明在530.5±0.5eV处的氧峰33、43占总氧峰的10-40％。
图5-11为照片，表示根据本发明一具体实施方式的金属纳米颗粒的SEM结果。这些照片示出了通过本发明生产的直径为5-100nm的均匀金属纳米颗粒。
包括以下的实施例以举例说明本发明的具体实施方式。本领域的技术人员应该理解，在这些实施例(其依据本发明发明人发现的代表性技术)中披露的技术在本发明的实施中很好地起作用，因此可被考虑用于构建用于其实施的优选方式。然而，根据本发明的披露内容，本领域的技术人员应当理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，对于所披露的具体实施方式可做许多改变并且仍获得相同或类似的结果。
实施例1
将100重量份的硝酸银(AgNO3)和85重量份的PAA在搅拌下溶解在500重量份的乙二醇(EG)中。当溶液的温度升至160℃时，该透明溶液开始变为黄色。溶液的颜色逐渐变为暗红色，并最终变为暗绿色。在将丙酮加入到暗绿色的溶液中后，通过离心获得了银纳米颗粒。这里，银纳米颗粒表现出85重量份的高产率，并且平均颗粒尺寸为约20-30nm。这里，通过再分散银纳米颗粒的质量与加入的纯银的质量的比率来计算产率，例如，当加入170g的AgNO3时，加入的纯银的质量为108g。将由此生产的金属纳米颗粒的SEM照片示于图5中。
实施例2
将100重量份的硝酸银(AgNO3)和85重量份的PAA在搅拌下溶解在500重量份的乙二醇(EG)中。当溶液温度升至170℃时，该透明溶液开始变为黄色。溶液的颜色逐渐变为暗红色。当溶液的温度升至190℃时，最终变为暗绿色。在将丙酮加入到暗绿色的溶液中之后，通过离心获得银纳米颗粒。这里，银纳米颗粒表现出95重量份的高产率，并且平均颗粒尺寸为约30-40nm。将由此生产的金属纳米颗粒的SEM照片示于图6中。
实施例3
将100重量份的硝酸银(AgNO3)和43重量份的聚(丙烯酸)在搅拌下溶解在500重量份的乙二醇(EG)中。当溶液温度升至170℃时，该溶液开始从不透明的颜色变为透明的黄色。溶液的颜色逐渐变为暗红色，最终变为暗绿色。在将丙酮加入到该暗绿色的溶液中之后，通过离心获得银纳米颗粒。这里，银纳米颗粒表现出60重量份的较高产率，并且平均颗粒尺寸为约20-30nm。将由此生产的金属纳米颗粒的SEM照片示于图7中。
实施例4
将100重量份的硝酸银(AgNO3)和90重量份的聚(丙烯酸)钠在搅拌下溶解在500重量份的乙二醇(EG)中。当温度升至160℃时，该溶液开始从不透明的白色变为透明的黄色。最终溶液的颜色逐渐变为暗红色。在将丙酮加入到暗红色溶液中之后，通过离心获得银纳米颗粒。这里，银纳米颗粒表现出88重量份的高产率，并且平均颗粒尺寸为约10nm。
实施例5
将100重量份的硝酸银(AgNO3)和43重量份的聚(丙烯酸)在搅拌下溶解在500重量份的二甲基甲酰胺(DMF)中。当温度升至150℃时，溶液开始从模糊的白色变为透明的黄色。溶液的颜色逐渐变为暗红色，最终变为暗绿色。在将丙酮加入到暗绿色的溶液中之后，通过离心获得银纳米颗粒。这里，银纳米颗粒表现出75重量份的高产率，并且平均颗粒尺寸为约30-40nm。将由此生产的金属纳米颗粒的SEM照片示于图8中。
实施例6
将100重量份的硝酸银(AgNO3)和43重量份的聚(丙烯酸)在搅拌下溶解在500重量份的甘醇中。当溶液的温度升至220℃时，溶液开始从模糊的白色变为透明的黄色。最终溶液的颜色逐渐变为暗红色。在将丙酮加入到暗红色的溶液中之后，通过离心获得银纳米颗粒。这里，银纳米颗粒表现出68重量份的高产率，并且平均颗粒尺寸为约10nm。将由此生产的金属纳米颗粒的SEM照片示于图9中。
实施例7
将100重量份的硝酸银和50重量份的聚(丙烯酸)铵在搅拌下溶解在500重量份的乙二醇(EG)中。当溶液的温度升至170℃时，该溶液开始从模糊的白色变为透明的黄色。溶液的颜色逐渐变为暗红色，最终变为暗绿色。在将丙酮加入到暗绿色的溶液中之后，通过离心获得银纳米颗粒。这里，银纳米颗粒表现出68重量份的高产率，并且平均颗粒尺寸为约20-30nm。将由此生产的金属纳米颗粒的SEM照片示于图10中。
实施例8
将100重量份的硝酸银(AgNO3)和43重量份的聚(丙烯酸)在搅拌下溶解在500重量份的水中。当加入还原剂NaBH4时，溶液开始变为暗红色。在将丙酮加入到暗红色的溶液中之后，通过离心获得银纳米颗粒。这里，银纳米颗粒表现出50重量份的高产率，并且平均颗粒尺寸为约15nm。将由此生产的金属纳米颗粒的SEM照片示于图11中。
比较实施例1
将100重量份的硝酸银(AgNO3)和85重量份的聚(乙烯基吡咯烷酮)铵在搅拌下溶解在500重量份的乙二醇(EG)中。当溶液的温度升至150℃时，该溶液开始变为黄色或灰色，接着将丙酮加入该溶液中并通过离心获得银纳米颗粒。这里，由此获得的银纳米颗粒具有极不相同的尺寸和较差的分散稳定性。在乙醇中再分散的银纳米颗粒的实际产率低于5％。将由此生产的金属纳米颗粒的SEM照片示于图12中。
比较实施例2
将100重量份的硝酸银(AgNO3)和400重量份的聚(乙烯基吡咯烷酮)铵在搅拌下溶解在500重量份的水中。当溶液的温度升至100℃时，该溶液变为暗绿色，然后将丙酮加入到该溶液中并通过离心获得银纳米颗粒。由此获得的银纳米颗粒具有低于3％的非常低的产率。
导电墨水的生产
将100g通过实施例1-8中的每一个所生产的10-30nm的银纳米颗粒加入到乙醇和二甘醇丁基醚醋酸酯的水溶液中，并用超声发生器加以分散以生产20cps的导电墨水。由此生产的导电墨水可以借助于喷墨技术被印刷在电路板上以形成导电布线。
尽管已经示出和描述了本发明的一些具体实施方式，但是本领域技术人员应当理解，在不背离本发明的原则和精神的情况下，可对这些具体实施方式加以变化，本发明的范围由所附权利要求书及其等同物所限定。

Claims (32)

1.一种生产金属纳米颗粒的方法，在极性溶剂中、利用多酸作为稳定剂由金属前体制造金属纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，进一步加入还原剂。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括：
将金属前体和多酸与极性溶剂加以混合；
在室温或低于所述极性溶剂的沸点的温度下搅拌所获得的混合物；以及
当所述反应混合物变为暗红色或暗绿色时完成所述反应。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述金属前体为化合物，所述化合物包括选自由金、银、铜、镍、钯及其混合物组成的组中的一种或多种金属。
5.根据权利要求4所述的金属前体，其中，所述金属前体为选自由AgNO3、AgBF4、AgPF6、Ag2O、CH3COOAg、AgCF3SO3、AgClO4、AgCl、Ag2SO4、CH3COCH＝COCH3Ag、Cu(NO3)2、CuCl2、CuSO4、C5H7CuO2、NiCl2、Ni(NO3)2、NiSO4以及HAuCl4组成的组中的一种或多种化合物。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多酸为聚合物，所述聚合物在主链或侧链上具有一个或多个羧基或其衍生物并且具有的聚合度为10-100,000。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述羧基的衍生物包括所述羧基的钠衍生物、所述羧基的钾衍生物或所述羧基的铵衍生物。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述多酸为选自由聚(丙烯酸)、聚(马来酸)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸-共-甲基丙烯酸)、聚(马来酸-共-丙烯酸)、聚(丙烯酰胺-共-丙烯酸)及其钠盐、钾盐和铵盐组成的组中的一种或多种化合物。
9.根据权利要求3所述的方法，其中，所述极性溶剂为选自由水、多元醇、二甲基甲酰胺(DMF)以及二甲基亚砜(DMSO)组成的组中的一种或多种溶剂。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述醇为选自由甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、异丁醇、己醇、以及辛醇组成的组的一种或多种化合物。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述多元醇为选自由甘油、甘醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、丁二醇、四甘醇、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、1，2-戊二醇以及1，2-己二醇组成的组的一种或多种化合物。
12.根据权利要求3所述的方法，其中，相对于100重量份的所述金属前体，加入30-400重量份的所述多酸。
13.根据权利要求3所述的方法，其中，相对于100重量份的所述金属前体，加入100-2000重量份的所述极性溶剂。
14.根据权利要求3所述的方法，其中，所述温度为18-250℃。
15.根据权利要求3所述的方法，其中，所述反应进行的时间为1-5小时。
16.根据权利要求3所述的方法，进一步包括在所述混合步骤或在所述搅拌步骤将还原剂加入到反应混合物中。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述还原剂为选自由NaBH4、LiBH4、四丁基硼氢化铵、N2H4、甘醇、甘油、二甲基甲酰胺、丹宁酸、柠檬酸盐以及葡萄糖组成的组的一种或多种化合物。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，以1-10当量的所述金属前体的金属离子加入所述还原剂。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述反应进行的时间为10分钟-2小时。
20.根据权利要求3所述的方法，进一步包括在所述反应完成后清洗包含金属纳米颗粒与有机溶剂的所述反应混合物并通过离心获得所述金属纳米颗粒。
21.通过权利要求1所述的方法制造的金属纳米颗粒。
22.根据权利要求21所述的金属纳米颗粒，其中，所述金属纳米颗粒包括70-99％的金属含量。
23.根据权利要求21所述的金属纳米颗粒，其中，所述金属纳米颗粒的直径为5-100nm。
24.根据权利要求21所述的金属纳米颗粒，其中，所述金属纳米颗粒在X射线光电子能谱分析中具有10-40％的在530.5±0.5eV处的整个氧峰中的氧峰。
25.一种胶体，其中，根据权利要求21所述的金属纳米颗粒被分散在极性溶剂中。
26.一种导电墨水，其中，根据权利要求21所述的金属纳米颗粒被分散在极性溶剂中。
27.通过根据权利要求3所述的方法制造的金属纳米颗粒。
28.根据权利要求27所述的金属纳米颗粒，其中，所述金属纳米颗粒包括70-99％的金属含量。
29.根据权利要求27所述的金属纳米颗粒，其中，所述金属纳米颗粒的直径为5-100nm。
30.根据权利要求27所述的金属纳米颗粒，其中，所述金属纳米颗粒在X射线光电子能谱分析中具有10-40％的在530.5±0.5eV处的整个氧峰中的氧峰。
31.一种胶体，其中，根据权利要求27所述的金属纳米颗粒被分散在极性溶剂中。
32.一种导电墨水，其中，根据权利要求27所述的金属纳米颗粒被分散在极性溶剂中。
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