CN107243630B - 一种Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法,其步骤为:步骤1、对Ti3SiC2粉体依次进行醇洗、粗化、敏化、活化、水洗以及烘干处理,得到预处理Ti3SiC2粉体;步骤2、分别配制银氨溶液和还原液;步骤3、利用步骤2得到的银氨溶液和还原液对经步骤1得到的预处理Ti3SiC2粉体进行银氨镀;步骤4、对经步骤3镀覆后剩余的物质进行过滤,对滤掉液体后剩余的部分进行烘干处理,得到Ti3SiC2/Ag复合导电粉体。本发明的制备方法,能制备出具有较低密度、良好稳定性以及高导电性的Ti3SiC2/Ag复合导电粉体。
Description
技术领域
本发明属于导电材料或电子浆料制备方法技术领域,具体涉及一种Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法。
背景技术
随着电子技术的发展,越来越多的电子器件朝着柔性化的方向发展,如:智能服装、机器人皮肤、可卷曲的电子书、应变传感器、可拉伸的太阳能电池等。目前,已经广泛应用的导电膜多是在玻璃陶瓷等硬质衬底材料上制备的,而硬质衬底材料存在质脆、易碎及不易变形等众多缺点,在很大程度上限制了其应用,已无法满足新一代电子设备的需求,因此新型的柔性导电材料亟需开发。
导电填料对材料的导电性能起到决定性的作用。从现有文献的报道来看,柔性导电材料主要以金属纳米线、石墨烯、CNTs等为导电填料,但是由于高昂的成本,复杂的工艺,或不能进行批量生产等因素的限制,离实际应用仍有一定的差距。因此,开发性能良好、低成本、能量产的导电填料变得十分重要。
Ti3SiC2新型三元层状化合物是目前研究最广泛的,最具代表性的 Mn+1AXn相物质(其中M为过渡金属,A为Ⅲ或Ⅳ主族元素,X为C 或N)。Ti3SiC2材料是典型的导电陶瓷,不仅具有高强度、高硬度、良好的热稳定性、抗氧化、耐腐蚀等陶瓷特性,同时也具有金属良好的导热、导电和易加工特性,其电阻率低至2.2×10-7Ω·m,与很多导电性良好的金属电阻率相当。将Ti3SiC2与传统的导电材料复合后制成导电填料,一方面能降低材料的密度,同时也能仍然保持优良的导电性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法,制备出的复合导电粉体具有较低的密度、良好的稳定性以及高导电性。
本发明所采用的技术方案是,一种Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法,具体按照以下步骤实施:
步骤1、对Ti3SiC2粉体依次进行醇洗、粗化、敏化、活化、水洗以及烘干处理,得到预处理Ti3SiC2粉体;
步骤2、分别配制银氨溶液和还原液;
步骤3、利用步骤2得到的银氨溶液和还原液对经步骤1得到的预处理Ti3SiC2粉体进行银氨镀;
步骤4、对经步骤3镀覆后剩余的物质进行过滤,对滤掉液体后剩余的部分进行烘干处理,得到Ti3SiC2/Ag复合导电粉体。
本发明的特点还在于:
步骤1具体按照以下步骤实施:
步骤1.1、取平均粒度为2μm~20μm、纯度大于93%的Ti3SiC2粉体;
步骤1.2、将步骤1.1中的Ti3SiC2粉体倒入乙醇水溶液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于乙醇水溶液,利用乙醇水溶液对Ti3SiC2粉体进行醇洗,醇洗时间为10min~30min;
步骤1.3、将经步骤1.2后得到的Ti3SiC2粉体倒入氢氟酸水溶液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于氢氟酸水溶液,利用氢氟酸水溶液对Ti3SiC2粉体进行粗化处理,粗化处理时间为30min~60min;
步骤1.4、按体积比为1~4:1将盐酸和SnCl2水溶液混合,形成敏化处理液,将经步骤1.3后得到的Ti3SiC2粉体倒入敏化处理液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于敏化处理液,利用敏化处理液对Ti3SiC2粉体进行敏化处理,敏化处理时间为30min~60min;
步骤1.5、按质量比为1:1:1将PdCl2水溶液、硼酸水溶液及盐酸混合,形成活化液,将经步骤1.4后得到的Ti3SiC2粉体倒入活化液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于活化液,利用活化液对Ti3SiC2粉体进行活化处理,活化处理时间为1h~2h;
步骤1.6、先用去离子水对经步骤1.5后得到的Ti3SiC2粉体清洗,再依次经离心、过滤处理,之后进行烘干处理,得到预处理Ti3SiC2粉体。
在步骤1.2中:乙醇水溶液是由乙醇和水按体积比为1:1~3混合均匀后得到的;在步骤1.3中:氢氟酸水溶液是由氢氟酸和水按体积比为1:1~4混合均匀后得到的;在步骤1.4中:SnCl2水溶液的浓度为10g/L~20g/L,盐酸的浓度为100ml/L~200ml/L;在步骤1.5中: PdCl2水溶液的浓度为0.1g/L~0.2g/L,硼酸水溶液的浓度为 10g/L~20g/L,盐酸的浓度为100ml/L~200ml/L。
在步骤1.6中:清洗次数为2次~4次,烘干处理的温度控制为 80℃~100℃。
步骤2具体按照以下方法实施:
先将AgNO3溶解于去离子水中,配制成浓度为10g/L~20g/L的硝酸银溶液,之后向硝酸银溶液中逐滴滴加浓度为10vol.%~20vol.%的稀氨水,刚开始生成沉淀,继续滴加直至沉淀刚好溶解,配制出成银氨溶液;
按体积比为1:1~4将甲醛溶液与乙醇溶液混合均匀,配制成还原液。
甲醛溶液的浓度为10vol.%~30vol.%,乙醇溶液的浓度为 40vol.%~60vol.%。
步骤3具体按照以下步骤实施:
步骤3.1、将步骤1得到的预处理Ti3SiC2粉体添加到经步骤2得到的银氨溶液中,形成混合物料;
其中,预处理Ti3SiC2粉体与Ag的质量比控制为1~4:1;
步骤3.2、将经步骤3.1得到的混合物料置于温度为50℃~80℃的水浴锅中进行水浴加热,同时在连续搅拌下向混合物料中滴加步骤2 中制备出的还原液进行化学镀银反应,反应时间为1h~3h,镀覆结束。
步骤4中:烘干处理采用的是真空干燥箱,温度控制为80℃~120℃。
本发明的有益效果在于:
(1)本发明的Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法,通过化学镀法制备出Ti3SiC2/Ag复合导电粉体,不需要对Ti3SiC2粉体进行完整包覆,可通过渝渗效应形成导电网络,提高材料的导电性能;
(2)本发明的Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法,在不降低材料导电性的同时能减少Ag的含量,一方面能降低材料的密度,另一方面可降低材料的成本;
(3)本发明的Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法,工艺流程简单、成本低且能量产;
(4)利用本发明的Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法得到的 Ti3SiC2/Ag复合导电粉体具有良好的化学稳定性,能在一定的高温和腐蚀环境下使用。
附图说明
图1是利用本发明的制备方法制备出的Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的XRD图。
图2是利用本发明的制备方法制备出的Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法,具体按照以下步骤实施:
步骤1、对Ti3SiC2粉体依次进行醇洗、粗化、敏化、活化、水洗以及烘干处理,得到预处理Ti3SiC2粉体,具体按照以下步骤实施:
步骤1.1、取平均粒度为2μm~20μm、纯度大于93%的Ti3SiC2粉体;
步骤1.2、将步骤1.1中的Ti3SiC2粉体倒入乙醇水溶液中,并使 Ti3SiC2粉体完全浸没于乙醇水溶液,利用乙醇水溶液对Ti3SiC2粉体进行醇洗,醇洗时间为10min~30min;
其中,乙醇水溶液是由乙醇和水按体积比为1:1~3混合均匀后得到的;
步骤1.3、将经步骤1.2后得到的Ti3SiC2粉体倒入氢氟酸水溶液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于氢氟酸水溶液,利用氢氟酸水溶液对Ti3SiC2粉体进行粗化处理,粗化处理时间为30min~60min;
其中,氢氟酸水溶液是由氢氟酸和水按体积比为1:1~4混合均匀后得到的;
步骤1.4、按体积比为1~4:1将盐酸和SnCl2水溶液混合,形成敏化处理液,将经步骤1.3后得到的Ti3SiC2粉体倒入敏化处理液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于敏化处理液,利用敏化处理液对Ti3SiC2粉体进行敏化处理,敏化处理时间为30min~60min;
其中,SnCl2水溶液的浓度为10g/L~20g/L,盐酸的浓度为 100ml/L~200ml/L;
步骤1.5、按质量比为1:1:1将PdCl2水溶液、硼酸水溶液及盐酸混合,形成活化液,将经步骤1.4后得到的Ti3SiC2粉体倒入活化液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于活化液,利用活化液对Ti3SiC2粉体进行活化处理,活化处理时间为1h~2h;
其中,PdCl2水溶液的浓度为0.1g/L~0.2g/L,硼酸水溶液的浓度为10g/L~20g/L,盐酸的浓度为100ml/L~200ml/L;
步骤1.6、先用去离子水对经步骤1.5后得到的Ti3SiC2粉体清洗 2次~4次,再依次经离心、过滤处理,之后于80℃~100℃条件下进行烘干处理,得到预处理Ti3SiC2粉体。
步骤2、分别配制银氨溶液和还原液,具体方法分别如下:
先将AgNO3溶解于去离子水中,配制成浓度为10g/L~20g/L的硝酸银溶液,之后向硝酸银溶液中逐滴滴加浓度为10vol.%~20vol.%的稀氨水,刚开始生成沉淀,继续滴加直至沉淀刚好溶解,配制出成银氨溶液;
按体积比为1:1~4将甲醛溶液与乙醇溶液混合均匀,配制成还原液;其中,甲醛溶液的浓度为10vol.%~30vol.%,乙醇溶液的浓度为40vol.%~60vol.%。
步骤3、利用步骤2得到的银氨溶液和还原液对经步骤1得到的预处理Ti3SiC2粉体进行银氨镀,具体按照以下步骤实施:
步骤3.1、将步骤1得到的预处理Ti3SiC2粉体添加到经步骤2得到的银氨溶液中,形成混合物料;
其中,预处理Ti3SiC2粉体与Ag的质量比控制为1~4:1;
步骤3.2、将经步骤3.1得到的混合物料置于温度为50℃~80℃的水浴锅中进行水浴加热,同时在连续搅拌下向混合物料中滴加步骤2 中制备出的还原液进行化学镀银反应,反应时间为1h~3h,镀覆结束。
步骤4、对经步骤3镀覆后剩余的物质进行过滤,对滤掉液体后剩余的部分进行烘干处理,得到Ti3SiC2/Ag复合导电粉体;
其中,烘干处理采用的是真空干燥箱,温度控制为80℃~120℃。
将利用本发明的制备方法制备出的Ti3SiC2/Ag复合导电粉体与树脂、橡胶等绝缘基体按一定比例进行混合,通过调节Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的含量,能制备出导电性能良好的导电薄膜材料;另外,该Ti3SiC2/Ag复合导电粉体也可以作为电子浆料的导电填料使用。
图1是Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的XRD图,从图1中可以看出:除了Ti3SiC2的衍射峰外,还能明显观察到Ag的衍射峰,说明成功制备了Ti3SiC2/Ag复合导电粉体。
图2是Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的SEM图,从图2中可以看出:纳米Ag颗粒附着在Ti3SiC2粉体表面,但并未完整包覆Ti3SiC2粉体。
实施例1
取平均粒度为2μm~20μm、纯度大于93%的Ti3SiC2粉体;将 Ti3SiC2粉体倒入乙醇水溶液(乙醇水溶液是由乙醇和水按体积比为1: 1混合均匀后得到的)中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于乙醇水溶液,利用乙醇水溶液对Ti3SiC2粉体进行醇洗,醇洗时间为10min;将醇洗后得到的Ti3SiC2粉体倒入氢氟酸水溶液(氢氟酸水溶液是由氢氟酸和水按体积比为1:1混合均匀后得到的)中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于氢氟酸水溶液,利用氢氟酸水溶液对Ti3SiC2粉体进行粗化处理,粗化处理时间为30min;按体积比为4:1将盐酸(盐酸的浓度为100ml/L)和SnCl2水溶液(SnCl2水溶液的浓度为10g/L)混合,形成敏化处理液,将粗化处理后得到的Ti3SiC2粉体倒入敏化处理液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于敏化处理液,利用敏化处理液对Ti3SiC2粉体进行敏化处理,敏化处理时间为60min;按质量比为1: 1:1将PdCl2水溶液(PdCl2水溶液的浓度为0.1g/L)、硼酸水溶液(硼酸水溶液的浓度为10g/L)及盐酸(盐酸的浓度为100ml/L)混合,形成活化液,将敏化处理后得到的Ti3SiC2粉体倒入活化液中,并使 Ti3SiC2粉体完全浸没于活化液,利用活化液对Ti3SiC2粉体进行活化处理,活化处理时间为1h;用去离子水对活化后得到的Ti3SiC2粉体清洗2次,再依次经离心、过滤处理,之后于80℃条件下进行烘干处理,得到预处理Ti3SiC2粉体;
先将AgNO3溶解于去离子水中,配制成浓度为10g/L的硝酸银溶液,之后向硝酸银溶液中逐滴滴加浓度为10vol.%的稀氨水,刚开始生成沉淀,继续滴加直至沉淀刚好溶解,配制出成银氨溶液;按体积比为1:4将甲醛溶液与乙醇溶液混合均匀,配制成还原液;其中,甲醛溶液的浓度为10vol.%,乙醇溶液的浓度为40vol.%;
将预处理Ti3SiC2粉体添加到银氨溶液中,形成混合物料,Ti3SiC2粉体与Ag的质量比为4:1;将混合物料置于温度为50℃的水浴锅中进行水浴加热,同时在连续搅拌下向混合物料中滴加还原液进行化学镀银反应,反应时间为3h,镀覆结束;
对镀覆处理后剩余的体系进行过滤,对滤掉液体后剩余的物料进行烘干处理,采用真空干燥箱,温度控制为80℃,得到Ti3SiC2/Ag 复合导电粉体。
实施例2
取平均粒度为2μm~20μm、纯度大于93%的Ti3SiC2粉体;将Ti3SiC2粉体倒入乙醇水溶液(乙醇水溶液是由乙醇和水按体积比为1: 1.5混合均匀后得到的)中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于乙醇水溶液,利用乙醇水溶液对Ti3SiC2粉体进行醇洗,醇洗时间为15min;将醇洗后得到的Ti3SiC2粉体倒入氢氟酸水溶液(氢氟酸水溶液是由氢氟酸和水按体积比为1:2混合均匀后得到的)中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于氢氟酸水溶液,利用氢氟酸水溶液对Ti3SiC2粉体进行粗化处理,粗化处理时间为40min;按体积比为3:1将SnCl2水溶液(SnCl2水溶液的浓度为12g/L)和盐酸(盐酸的浓度为120ml/L)混合,形成敏化处理液,将粗化处理后得到的Ti3SiC2粉体倒入敏化处理液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于敏化处理液,利用敏化处理液对Ti3SiC2粉体进行敏化处理,敏化处理时间为30min;按质量比为1:1:1将 PdCl2水溶液(PdCl2水溶液的浓度为0.15g/L)、硼酸水溶液(硼酸水溶液的浓度为13g/L)及盐酸(盐酸的浓度为130ml/L)混合,形成活化液,将敏化处理后得到的Ti3SiC2粉体倒入活化液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于活化液,利用活化液对Ti3SiC2粉体进行活化处理,活化处理时间为1.5h;用去离子水对活化后得到的Ti3SiC2粉体清洗3 次,再依次经离心、过滤处理,之后于85℃条件下进行烘干处理,得到预处理Ti3SiC2粉体;
先将AgNO3溶解于去离子水中,配制成浓度为12g/L的硝酸银溶液,之后向硝酸银溶液中逐滴滴加浓度为12vol.%的稀氨水,刚开始生成沉淀,继续滴加直至沉淀刚好溶解,配制出成银氨溶液;按体积比为1:3将甲醛溶液与乙醇溶液混合均匀,配制成还原液;其中,甲醛溶液的浓度为15vol.%,乙醇溶液的浓度为45vol.%;
将预处理Ti3SiC2粉体添加到银氨溶液中,形成混合物料,Ti3SiC2粉体与Ag的质量比为3:1;将混合物料置于温度为60℃的水浴锅中进行水浴加热,同时在连续搅拌下向混合物料中滴加还原液进行化学镀银反应,反应时间为2.5h,镀覆结束;
对镀覆处理后剩余的体系进行过滤,对滤掉液体后剩余的物料进行烘干处理,采用真空干燥箱,温度控制为90℃,得到Ti3SiC2/Ag 复合导电粉体。
实施例3
取平均粒度为2μm~20μm、纯度大于93%的Ti3SiC2粉体;将 Ti3SiC2粉体倒入乙醇水溶液(乙醇水溶液是由乙醇和水按体积比为1: 2混合均匀后得到的)中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于乙醇水溶液,利用乙醇水溶液对Ti3SiC2粉体进行醇洗,醇洗时间为20min;将醇洗后得到的Ti3SiC2粉体倒入氢氟酸水溶液(氢氟酸水溶液是由氢氟酸和水按体积比为1:2.5混合均匀后得到的)中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于氢氟酸水溶液,利用氢氟酸水溶液对Ti3SiC2粉体进行粗化处理,粗化处理时间为60min;按体积比为2:1将SnCl2水溶液(SnCl2水溶液的浓度为15g/L)和盐酸(盐酸的浓度为150ml/L)混合,形成敏化处理液,将粗化处理后得到的Ti3SiC2粉体倒入敏化处理液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于敏化处理液,利用敏化处理液对Ti3SiC2粉体进行敏化处理,敏化处理时间为45min;按质量比为1: 1:1将PdCl2水溶液(PdCl2水溶液的浓度为0.17g/L)、硼酸水溶液(硼酸水溶液的浓度为15g/L)及盐酸(盐酸的浓度为170ml/L)混合,形成活化液,将敏化处理后得到的Ti3SiC2粉体倒入活化液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于活化液,利用活化液对Ti3SiC2粉体进行活化处理,活化处理时间为1.5h;用去离子水对活化后得到的Ti3SiC2粉体清洗3次,再依次经离心、过滤处理,之后于90℃条件下进行烘干处理,得到预处理Ti3SiC2粉体;
先将AgNO3溶解于去离子水中,配制成浓度为15g/L的硝酸银溶液,之后向硝酸银溶液中逐滴滴加浓度为15vol.%的稀氨水,刚开始生成沉淀,继续滴加直至沉淀刚好溶解,配制出成银氨溶液;按体积比为1:2.5将甲醛溶液与乙醇溶液混合均匀,配制成还原液;其中,甲醛溶液的浓度为20vol.%,乙醇溶液的浓度为50vol.%;
将预处理Ti3SiC2粉体添加到银氨溶液中,形成混合物料,Ti3SiC2粉体与Ag的质量比为2:1;将混合物料置于温度为70℃的水浴锅中进行水浴加热,同时在连续搅拌下向混合物料中滴加还原液进行化学镀银反应,反应时间为2h,镀覆结束;
对镀覆处理后剩余的体系进行过滤,对滤掉液体后剩余的物料进行烘干处理,采用真空干燥箱,温度控制为100℃,得到Ti3SiC2/Ag 复合导电粉体。
实施例4
取平均粒度为2μm~20μm、纯度大于93%的Ti3SiC2粉体;将 Ti3SiC2粉体倒入乙醇水溶液(乙醇水溶液是由乙醇和水按体积比为1: 2.5混合均匀后得到的)中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于乙醇水溶液,利用乙醇水溶液对Ti3SiC2粉体进行醇洗,醇洗时间为25min;将醇洗后得到的Ti3SiC2粉体倒入氢氟酸水溶液(氢氟酸水溶液是由氢氟酸和水按体积比为1:3混合均匀后得到的)中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于氢氟酸水溶液,利用氢氟酸水溶液对Ti3SiC2粉体进行粗化处理,粗化处理时间为45min;按体积比为2.5:1将SnCl2水溶液(SnCl2水溶液的浓度为18g/L)和盐酸(盐酸的浓度为180ml/L)混合,形成敏化处理液,将粗化处理后得到的Ti3SiC2粉体倒入敏化处理液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于敏化处理液,利用敏化处理液对Ti3SiC2粉体进行敏化处理,敏化处理时间为50min;按质量比为1:1:1将 PdCl2水溶液(PdCl2水溶液的浓度为0.18g/L)、硼酸水溶液(硼酸水溶液的浓度为18g/L)及盐酸(盐酸的浓度为180ml/L)混合,形成活化液,将敏化处理后得到的Ti3SiC2粉体倒入活化液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于活化液,利用活化液对Ti3SiC2粉体进行活化处理,活化处理时间为2h;用去离子水对活化后得到的Ti3SiC2粉体清洗4 次,再依次经离心、过滤处理,之后于95℃条件下进行烘干处理,得到预处理Ti3SiC2粉体;
先将AgNO3溶解于去离子水中,配制成浓度为18g/L的硝酸银溶液,之后向硝酸银溶液中逐滴滴加浓度为18vol.%稀氨水,刚开始生成沉淀,继续滴加直至沉淀刚好溶解,配制出成银氨溶液;按体积比为1:2将甲醛溶液与乙醇溶液混合均匀,配制成还原液;其中,甲醛溶液的浓度为30vol.%,乙醇溶液的浓度为55vol.%;
将预处理Ti3SiC2粉体添加到银氨溶液中,形成混合物料,Ti3SiC2粉体与Ag的质量比为1:1;将混合物料置于温度为75℃的水浴锅中进行水浴加热,同时在连续搅拌下向混合物料中滴加还原液进行化学镀银反应,反应时间为1.5h,镀覆结束;
对镀覆处理后剩余的体系进行过滤,对滤掉液体后剩余的物料进行烘干处理,采用真空干燥箱,温度控制为110℃,得到Ti3SiC2/Ag 复合导电粉体。
实施例5
取平均粒度为2μm~20μm、纯度大于93%的Ti3SiC2粉体;将 Ti3SiC2粉体倒入乙醇水溶液(乙醇水溶液是由乙醇和水按体积比为1: 3混合均匀后得到的)中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于乙醇水溶液,利用乙醇水溶液对Ti3SiC2粉体进行醇洗,醇洗时间为30min;将醇洗后得到的Ti3SiC2粉体倒入氢氟酸水溶液(氢氟酸水溶液是由氢氟酸和水按体积比为1:4混合均匀后得到的)中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于氢氟酸水溶液,利用氢氟酸水溶液对Ti3SiC2粉体进行粗化处理,粗化处理时间为35min;按体积比为1:1将SnCl2水溶液(SnCl2水溶液的浓度为20g/L)和盐酸(盐酸的浓度为200ml/L)混合,形成敏化处理液,将粗化处理后得到的Ti3SiC2粉体倒入敏化处理液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于敏化处理液,利用敏化处理液对Ti3SiC2粉体进行敏化处理,敏化处理时间为55min;按质量比为1:1:1将 PdCl2水溶液(PdCl2水溶液的浓度为0.2g/L)、硼酸水溶液(硼酸水溶液的浓度为20g/L)及盐酸(盐酸的浓度为200ml/L)混合,形成活化液,将敏化处理后得到的Ti3SiC2粉体倒入活化液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于活化液,利用活化液对Ti3SiC2粉体进行活化处理,活化处理时间为1.5h;用去离子水对活化后得到的Ti3SiC2粉体清洗4 次,再依次经离心、过滤处理,之后于100℃条件下进行烘干处理,得到预处理Ti3SiC2粉体;
先将AgNO3溶解于去离子水中,配制成浓度为20g/L的硝酸银溶液,之后向硝酸银溶液中逐滴滴加浓度为20vol.%的稀氨水,刚开始生成沉淀,继续滴加直至沉淀刚好溶解,配制出成银氨溶液;按体积比为1:1将甲醛溶液与乙醇溶液混合均匀,配制成还原液;其中,甲醛溶液的浓度为30vol.%,乙醇溶液的浓度为60vol.%;
将预处理Ti3SiC2粉体添加到银氨溶液中,形成混合物料,Ti3SiC2粉体与Ag的质量比为1.5:1;将混合物料置于温度为80℃的水浴锅中进行水浴加热,同时在连续搅拌下向混合物料中滴加还原液进行化学镀银反应,反应时间为1h,镀覆结束;
对镀覆处理后剩余的体系进行过滤,对滤掉液体后剩余的物料进行烘干处理,采用真空干燥箱,温度控制为120℃,得到Ti3SiC2/Ag 复合导电粉体。
实际上,已经公开的发明专利Ag/Ti3SiC2电接触复合材料的制备方法(CN102312150A)中采用银氨化学镀银的方法在Ti3SiC2颗粒表面制备了包银Ti3SiC2粉体,之后与Ag粉球磨混合均匀,热压烧结制备Ag/Ti3SiC2复合电触头材料。而本发明Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法中,材料是由Ag颗粒附着在Ti3SiC2上所形成的未完全包覆的Ti3SiC2/Ag复合导电粉体,在材料的制备方法、性能和用途上有着本质的区别。
本发明Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法,通过化学镀法制备的Ti3SiC2/Ag复合导电粉体,不需要对Ti3SiC2粉体进行完整包覆,可通过渝渗效应形成导电网络,提高材料的导电性能;在不降低材料导电性的同时,可以降低材料的密度和成本;另外,本发明Ti3SiC2/Ag 复合导电粉体具有良好的化学稳定性,能在一定的高温和腐蚀环境下使用。
利用本发明Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法,制备出的 Ti3SiC2/Ag复合导电粉体具有较低的密度(远低于Ag的10.53g/cm3)、良好的化学和热稳定性(可在500℃以下温度范围内使用)以及高导电性(电阻率低于10-7Ω·m)。
Claims (6)
1.一种Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:
步骤1、对Ti3SiC2粉体依次进行醇洗、粗化、敏化、活化、水洗以及烘干处理,得到预处理Ti3SiC2粉体,具体按照以下步骤实施:
步骤1.1、取平均粒度为2μm~20μm、纯度大于93%的Ti3SiC2粉体;
步骤1.2、将步骤1.1中的Ti3SiC2粉体倒入乙醇水溶液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于乙醇水溶液,利用乙醇水溶液对Ti3SiC2粉体进行醇洗,醇洗时间为10min~30min;
步骤1.3、将经步骤1.2后得到的Ti3SiC2粉体倒入氢氟酸水溶液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于氢氟酸水溶液,利用氢氟酸水溶液对Ti3SiC2粉体进行粗化处理,粗化处理时间为30min~60min;
步骤1.4、按体积比为1~4:1将盐酸和SnCl2水溶液混合,形成敏化处理液,将经步骤1.3后得到的Ti3SiC2粉体倒入敏化处理液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于敏化处理液,利用敏化处理液对Ti3SiC2粉体进行敏化处理,敏化处理时间为30min~60min;
步骤1.5、按质量比为1:1:1将PdCl2水溶液、硼酸水溶液及盐酸混合,形成活化液,将经步骤1.4后得到的Ti3SiC2粉体倒入活化液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于活化液,利用活化液对Ti3SiC2粉体进行活化处理,活化处理时间为1h~2h;
步骤1.6、先用去离子水对经步骤1.5后得到的Ti3SiC2粉体清洗,再依次经离心、过滤处理,之后进行烘干处理,得到预处理Ti3SiC2粉体;
步骤2、分别配制银氨溶液和还原液;
步骤3、利用步骤2得到的银氨溶液和还原液对经步骤1得到的预处理Ti3SiC2粉体进行银氨镀,具体按照以下步骤实施:
步骤3.1、将步骤1得到的预处理Ti3SiC2粉体添加到经步骤2得到的银氨溶液中,形成混合物料;
预处理Ti3SiC2粉体与Ag的质量比控制为1~4:1;
步骤3.2、将经步骤3.1得到的混合物料置于温度为50℃~80℃的水浴锅中进行水浴加热,同时在连续搅拌下向混合物料中滴加步骤2中制备出的还原液进行化学镀银反应,反应时间为1h~3h,镀覆结束;
步骤4、对经步骤3镀覆后剩余的物质进行过滤,对滤掉液体后剩余的部分进行烘干处理,得到Ti3SiC2/Ag复合导电粉体。
2.根据权利要求1所述的Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法,其特征在于,在所述步骤1.2中:乙醇水溶液是由乙醇和水按体积比为1:1~3混合均匀后得到的;
在所述步骤1.3中:氢氟酸水溶液是由氢氟酸和水按体积比为1:1~4混合均匀后得到的;
在所述步骤1.4中:SnCl2水溶液的浓度为10g/L~20g/L,盐酸的浓度为100ml/L~200ml/L;
在所述步骤1.5中:PdCl2水溶液的浓度为0.1g/L~0.2g/L,硼酸水溶液的浓度为10g/L~20g/L,盐酸的浓度为100ml/L~200ml/L。
3.根据权利要求1所述的Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法,其特征在于,在所述步骤1.6中:清洗次数为2次~4次,烘干处理的温度控制为80℃~100℃。
4.根据权利要求1所述的Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法,其特征在于,所述步骤2具体按照以下方法实施:
先将AgNO3溶解于去离子水中,配制成浓度为10g/L~20g/L的硝酸银溶液,之后向硝酸银溶液中逐滴滴加浓度为10vol.%~20vol.%的稀氨水,刚开始生成沉淀,继续滴加直至沉淀刚好溶解,配制出成银氨溶液;
按体积比为1:1~4将甲醛溶液与乙醇溶液混合均匀,配制成还原液。
5.根据权利要求4所述的Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法,其特征在于,所述甲醛溶液的浓度为10vol.%~30vol.%;所述乙醇溶液的浓度为40vol.%~60vol.%。
6.根据权利要求1所述的Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法,其特征在于,所述步骤4中:烘干处理采用的是真空干燥箱,温度控制为80℃~120℃。
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