CN105562712B - 一种富集水中纳米银颗粒的方法 - Google Patents

一种富集水中纳米银颗粒的方法 Download PDF

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Abstract

一种富集水中纳米银颗粒的方法，包括如下步骤：1）制备纳米银分散液：将水合肼溶液滴加到硝酸银和高分子保护剂的水溶液中进行反应，得到纳米银分散液；2）纳米银的富集：按照一定比例将纳米银分散液与有机酸‑醇溶液混合，充分反应；经表面改性后沉积，过滤、洗涤、干燥，得到纳米银颗粒。其优点是：本发明提供了一种使水中纳米银颗粒富集的简单方法，利用颗粒表面的羟基和有机酸进行脱水缩合反应，使颗粒由亲水变成亲油特性；本发明操作简单易行，使用有机酸‑醇体系来富集纳米银颗粒，具有环保和高效率的优势，可适用于工业生产；本发明得到的纳米银粉，导电性高，表面富含有机基团，在油性溶剂中具有高分散性；具有批量和环保的优点。

Description

一种富集水中纳米银颗粒的方法
技术领域
本发明属于印刷技术领域，具体涉及一种富集水中纳米银颗粒的方法和装置。
背景技术
随着电子产品向柔性化、小型化方向的发展，传统的微米导电油墨已经不能满足低加工温度和更小特征尺寸的要求。纳米银导电油墨，以其低热处理温度以及满足小尺寸加工工艺的优势，已经成为导电浆料发展的一个必然趋势。在水环境中合成纳米银颗粒，经富集后重新分散，是首选的导电油墨可规模化制备工艺。受制于稳定性和导电性的双重影响，水环境中制备纳米银颗粒浓度很低（一般小于10%），为后期制备高银含量导电油墨带来生产效率的难题。常用的富集方法有丙酮聚沉、离心和盐析等，其存在如下缺陷：丙酮聚沉需要使用大量丙酮，安全隐患多，毒性大；离心效率低，耗能高，分离出的颗粒分散性差；盐析法容易破坏颗粒的稳定性，再分散困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种富集水中纳米银颗粒的方法，由此得到的纳米银颗粒，其表面包覆有机物，易于在油性溶剂中分散。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种富集水中纳米银颗粒的方法，其特征在于：包括如下步骤：1）制备纳米银分散液：将一定浓度的水合肼溶液滴加到一定浓度的硝酸银和高分子保护剂的混合水溶液中进行反应，持续搅拌，保持一定反应温度和时间；得到纳米银分散液；2）纳米银的富集：按照一定比例将纳米银分散液逐滴加入到有机酸-醇溶液中，保持在一定pH和温度，搅拌，充分反应；纳米银颗粒经表面改性后，沉积在容器底部，过滤、洗涤、干燥，得到纳米银颗粒，实现了纳米银颗粒的高效率富集；其中所述的有机酸-醇溶液中，有机酸和醇溶剂的质量比例为0.03:2~0.30:2。
优选的，步骤2）中所述的纳米银分散液和有机酸-醇溶液的体积比例为1:1.8~1:3.5。
优选的，步骤2）中所述纳米银分散液与有机酸-醇溶液的混合液的pH值为3~7。
优选的，步骤1）中所述反应温度为5~20℃，时间为：1~3 h；持续搅拌。
优选的，步骤2）中所述纳米银分散液与有机酸-醇溶液混合反应的温度为：30~80℃；反应时间为：30~60 min。
优选的，步骤1）中所述高分子保护剂，为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇的一种或其混合物。
优选的，所述的聚乙烯吡咯烷酮型号包括K30、K60或K90；所述的聚乙烯醇的聚合度-醇解度包括1788、1988、2088或2488。
优选的，有机酸-醇溶液中醇溶剂为亲水亲油性的乙醇、正丙醇或异丙醇的一种或其中任意两种的混合物；有机酸-醇溶液中的有机酸为疏水亲醇性的油酸、壬酸、癸酸或肉豆蔻酸的一种或其中任意两种的混合物。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了一种使水中纳米银颗粒富集的简单方法，利用颗粒表面的羟基和有机酸进行脱水缩合反应，使颗粒由亲水变成亲油特性；本发明操作简单易行，使用有机酸-醇体系来富集纳米银颗粒，具有环保和高效率的优势，可适用于工业生产；本发明得到的纳米银粉，导电性高，表面富含有机基团，在油性溶剂中具有高分散性；本发明具有批量和环保的优点。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明做进一步描述：
实施例一
1. 制备纳米银分散液：分别称取2g聚乙烯吡咯烷酮K30和12.7 g硝酸银，加入38g水中，待搅拌充分溶解后，逐滴加入10 ml水合肼，保持液体5 ℃反应2 h。
2. 纳米银的富集：将1.5 g油酸加入100 g乙醇中，搅拌混合均匀。取36 ml油酸-醇溶液于烧杯并密封，水浴加热维持30 ℃。取1中制备的纳米银分散液20 ml逐滴加入油酸-醇溶液中，用稀硝酸调节pH = 3，搅拌30~60 min实现固液分离，过滤、洗涤、干燥，得纳米银粉。
实施例二
1. 制备纳米银分散液：取2 g聚乙烯醇1788和12.7 g硝酸银加入38 g水中，待搅拌充分溶解后，逐滴加入10 ml水合肼，保持液体9 ℃反应2 h。
2. 纳米银的富集：将3.0 g油酸加入到100 g乙醇中，搅拌混合均匀。取1中制备的纳米银分散液20 ml于烧杯中，将40 ml油酸-醇溶液逐滴加入其中滴加入油酸-醇溶液中，用稀硝酸调节pH = 4，35 ℃反应60 min。60 min后固液分离，过滤，所得沉淀用乙醇和水重复洗涤2-3次，干燥，得纳米银。
实施例三
1. 制备纳米银分散液：取2 g聚乙烯吡咯烷酮K60和12.7 g硝酸银加入38 g水中，待搅拌充分溶解后，逐滴加入10 ml水合肼，保持液体12 ℃反应2 h。
2. 纳米银的富集：将4.5 g壬酸加入到100 g乙醇中，搅拌混合均匀。取48 ml壬酸-醇溶液于烧杯中，将容器用保鲜膜封住，水浴加热到40 ℃。取1中制备的纳米银分散液20 ml逐滴加入壬酸-醇溶液中，用稀硝酸调节pH = 4.5，40 ℃反应60 min。60 min后固液分离，过滤，所得沉淀用乙醇和水重复洗涤2-3次，干燥，得纳米银。
实施例四
1. 制备纳米银分散液：取2 g聚乙烯醇1988和12.7 g硝酸银加入38 g水中，待搅拌充分溶解后，逐滴加入10 ml水合肼，保持液体15 ℃反应2 h。
2. 纳米银的富集：首先将6.0 g油酸加入到100 g乙醇中，搅拌混合均匀。取56 ml油酸-醇溶液于烧杯中，将容器用保鲜膜封住，水浴加热到50 ℃。取1中制备的纳米银分散液20 ml逐滴加入油酸-醇溶液中，用稀硝酸调节pH = 5，50 ℃反应60 min。60 min后固液分离，过滤，所得沉淀用乙醇和水重复洗涤2-3次，干燥，得纳米银。
实施例五
1. 制备纳米银分散液：取2 g聚乙烯醇2088和12.7 g硝酸银加入38 g水中，待搅拌充分溶解后，逐滴加入10 ml水合肼，保持液体18 ℃反应2 h。
2. 纳米银的富集：首先将7.5 g癸酸加入到100 g乙醇中，搅拌混合均匀。取60 ml癸酸-醇溶液于烧杯中，将容器用保鲜膜封住，水浴加热到60 ℃。取1中制备的纳米银分散液20 ml逐滴加入油酸-醇溶液中，用稀硝酸调节pH = 5.5，60 ℃反应60 min。60 min后固液分离，过滤，所得沉淀用乙醇和水重复洗涤2-3次，干燥，得纳米银。
实施例六
1. 制备纳米银分散液：取2 g聚乙烯醇2488和12.7 g硝酸银加入38 g水中，待搅拌充分溶解后，逐滴加入10 ml水合肼，保持液体20 ℃反应2 h。
2. 纳米银的富集：首先将9 g肉豆蔻酸加入到100 g乙醇中，搅拌混合均匀。取64ml肉豆蔻酸-醇溶液于烧杯中，将容器用保鲜膜封住，水浴加热到70 ℃。取1中制备的纳米银分散液20 ml逐滴加入肉豆蔻酸-醇溶液中，用稀硝酸调节pH = 6，70 ℃反应60 min。60min后固液分离，过滤，所得沉淀用乙醇和水重复洗涤2-3次，干燥，得纳米银。
实施例七
1. 制备纳米银分散液：取2 g聚乙烯吡咯烷酮K90和12.7 g硝酸银加入38 g水中，待搅拌充分溶解后，逐滴加入10 ml水合肼，保持液体20 ℃反应2 h。
2. 纳米银的富集：首先将12 g油酸加入到100 g乙醇中，搅拌混合均匀。取66 ml油酸-醇溶液于烧杯中，将容器用保鲜膜封住，水浴加热到75 ℃。取1中制备的纳米银分散液20 ml逐滴加入壬酸-醇溶液中，用稀硝酸调节pH = 4.5，75 ℃反应60 min。60 min后固液分离，过滤，所得沉淀用乙醇和水重复洗涤2-3次，干燥，得纳米银。
实施例八
1. 制备纳米银分散液：取2 g聚乙烯醇1788和12.7 g硝酸银加入38 g水中，待搅拌充分溶解后，逐滴加入10 ml水合肼，保持液体20 ℃反应2 h。
2. 纳米银的富集：首先将13.5 g油酸加入到100 g异丙醇中，搅拌混合均匀。取70ml油酸-醇溶液于烧杯中，将容器用保鲜膜封住，水浴加热到80 ℃。取1中制备的纳米银分散液20 ml逐滴加入油酸-醇溶液中，用稀硝酸调节pH = 7，80 ℃反应60 min。60 min后固液分离，过滤，所得沉淀用乙醇和水重复洗涤2-3次，干燥，得纳米银。
实施例九
1. 制备纳米银分散液：取2 g聚乙烯醇1988和12.7 g硝酸银加入38 g水中，待搅拌充分溶解后，逐滴加入10 ml水合肼，保持液体20 ℃反应2 h。
2. 纳米银的富集：首先将15 g油酸加入到100 g正丙醇中，搅拌混合均匀。取48ml油酸-醇溶液于烧杯中，将容器用保鲜膜封住，水浴加热到80 ℃。取1中制备的纳米银分散液20 ml逐滴加入油酸-醇溶液中，用稀硝酸调节pH=5，80 ℃反应60 min。60 min后固液分离，过滤，所得沉淀用乙醇和水重复洗涤2-3次，干燥，得纳米银。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制；任何熟悉本专业的技术人员，可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是，凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种富集水中纳米银颗粒的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）制备纳米银分散液：将一定浓度的水合肼溶液滴加到一定浓度的硝酸银和高分子保护剂的混合水溶液中进行反应，持续搅拌，保持一定反应温度和时间；得到纳米银分散液；
2）纳米银的富集：按照一定比例将纳米银分散液逐滴加入到有机酸-醇溶液中，保持在一定pH和温度，搅拌，充分反应；纳米银颗粒经表面改性后，沉积在容器底部，过滤、洗涤、干燥，得到纳米银颗粒，实现了纳米银颗粒的高效率富集；
其中所述的有机酸-醇溶液中，有机酸和醇溶剂的质量比例为0.03:2~0.30:2。
2.根据权利要求1所述的富集水中纳米银颗粒的方法，其特征在于：步骤2）中所述的纳米银分散液和有机酸-醇溶液的体积比例为1:1.8~1:3.5。
3.根据权利要求2所述的富集水中纳米银颗粒的方法，其特征在于：步骤2）中所述纳米银分散液与有机酸-醇溶液的混合液的pH值为3~7。
4.根据权利要求1-3任一所述的富集水中纳米银颗粒的方法，其特征在于：步骤1）中所述反应温度为5~20 ℃，时间为：1~3 h；持续搅拌。
5.根据权利要求4所述的富集水中纳米银颗粒的方法，其特征在于：步骤2）中所述纳米银分散液与有机酸-醇溶液混合反应的温度为：30~80 ℃；反应时间为：30~60 min。
6.根据权利要求5所述的富集水中纳米银颗粒的方法，其特征在于：步骤1）中所述高分子保护剂，为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇的一种或其混合物。
7.根据权利要求6所述的富集水中纳米银颗粒的方法，其特征在于：所述的聚乙烯吡咯烷酮型号包括K30、K60或K90；所述的聚乙烯醇的聚合度-醇解度包括1788、1988、2088或2488。
8.根据权利要求7所述的富集水中纳米银颗粒的方法，其特征在于：有机酸-醇溶液中醇溶剂为亲水亲油性的乙醇、正丙醇或异丙醇的一种或其中任意两种的混合物；有机酸-醇溶液中的有机酸为疏水亲醇性的油酸、壬酸、癸酸或肉豆蔻酸的一种或其中任意两种的混合物。
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