CN109423637A - 一种高导电材料的制备方法 - Google Patents

一种高导电材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109423637A
CN109423637A CN201710729019.3A CN201710729019A CN109423637A CN 109423637 A CN109423637 A CN 109423637A CN 201710729019 A CN201710729019 A CN 201710729019A CN 109423637 A CN109423637 A CN 109423637A
Authority
CN
China
Prior art keywords
matrix
preparation
solution
silver
added
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710729019.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109423637B (zh
Inventor
王文才
岳星闪
郝明正
付烨
宋季
田明
邹华
张立群
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Chemical Technology
Original Assignee
Beijing University of Chemical Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Chemical Technology filed Critical Beijing University of Chemical Technology
Priority to CN201710729019.3A priority Critical patent/CN109423637B/zh
Publication of CN109423637A publication Critical patent/CN109423637A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109423637B publication Critical patent/CN109423637B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31—Coating with metals
    • C23C18/42—Coating with noble metals
    • C23C18/44—Coating with noble metals using reducing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/18—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C18/1803—Pretreatment of the material to be coated of metallic material surfaces or of a non-specific material surfaces
    • C23C18/1824—Pretreatment of the material to be coated of metallic material surfaces or of a non-specific material surfaces by chemical pretreatment
    • C23C18/1837—Multistep pretreatment
    • C23C18/1844—Multistep pretreatment with use of organic or inorganic compounds other than metals, first
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/18—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C18/1851—Pretreatment of the material to be coated of surfaces of non-metallic or semiconducting in organic material
    • C23C18/1872—Pretreatment of the material to be coated of surfaces of non-metallic or semiconducting in organic material by chemical pretreatment
    • C23C18/1886—Multistep pretreatment
    • C23C18/1893—Multistep pretreatment with use of organic or inorganic compounds other than metals, first
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/18—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C18/20—Pretreatment of the material to be coated of organic surfaces, e.g. resins
    • C23C18/2006—Pretreatment of the material to be coated of organic surfaces, e.g. resins by other methods than those of C23C18/22 - C23C18/30
    • C23C18/2046—Pretreatment of the material to be coated of organic surfaces, e.g. resins by other methods than those of C23C18/22 - C23C18/30 by chemical pretreatment
    • C23C18/2073—Multistep pretreatment
    • C23C18/2086—Multistep pretreatment with use of organic or inorganic compounds other than metals, first

Abstract

本发明公开了一种高导电材料的制备方法。包括：1)将基体在去离子水中超声波分散，先后分别加入单宁酸和三氯化铁溶液，洗涤，过滤，得到表面沉积单宁酸‑三氯化铁的基体；2)将上述基体溶解在去离子水中，硅烷偶联剂与无水乙醇的按体积比1∶5～1∶50混合后加入到基体溶液中，得到表面沉积巯基的基体；3)硝酸银溶液用氨水滴定至沉淀刚好消失时，配制得到银镀液；4)将步骤2)中制备的表面沉积巯基的基体置于步骤3)制备的银镀液中，并加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮搅拌；5)向步骤4)的溶液中加入还原剂溶液，得到表面覆盖有银层的基体。本发明的方法操作简便、节约了成本和时间，所制备的复合材料的粘结稳定性能以及导电性能优异。

Description

一种高导电材料的制备方法
技术领域
本发明涉及导电复合材料技术领域，进一步地说，是涉及一种高导电材料的制备方法，在还原剂存在的条件下通过单宁酸-三氯化铁和巯基表面功能化制备基体/银复合材料的方法。
背景技术
导电粉体主要包括碳系粉体、金属粉体和镀金属粉体。碳系粉体导电性差，电磁屏蔽效果差，纯银、镍价格较昂贵，而且密度大，金属导电粉体是电子工业、国防工业的重要原料。但是金属的密度很大，以金属粉体为主要导电介质的材料在储存及使用过程中很难避免降解现象的发生，这将在很大程度上影响产品的使用。金属包覆其他金属或者非金属基体是一种核心为高分子陶瓷等非金属或者其他金属、表面为金属的核壳式复合粉末，它可赋予基体特殊的电、磁、光学性能以及抗氧化和耐老化性能，还可改善粉末与金属的润湿性。本专利将具体涉及一种可在大多数非金属材料、金属材料以及复合材料表面进行有效改性的方法，主要以铝粉、氧化石墨烯为实例。
铝由于比重轻、延展性好、金属光泽好以及价格低廉等优点，被广泛地应用在电子、航空及电子浆料等领域。但是铝粉表面活性大，极不稳定，易与空气发生氧化还原反应，以致失去本身的优点。因此，在应用中，须对其进行表面处理，使得处理后的铝粉既保持本身的密度轻，金属光泽好的优点，同时具有良好的导电性能。银是贵金属，与铝的颜色相近，且其导电性优良，若在铝粉上包覆一层均匀而薄的银，在保持铝粉自身优势的同时，赋予铝粉良好的导电性能，同时也大大降低了成本，所得产品可用于电磁屏蔽、导电浆料等领域。
氧化石墨烯具有高形状系数、高比表面积的特点，利用其特点，在其表面沉积均匀而薄的银层，使其在较低的银含量时具有高导电性，以实现在低填充量下获得高导电性，降低导电填料逾渗阈值，得到轻质高强、电磁屏蔽效能好的复合材料薄膜。
在过去的几十年中，科学家们对基体表面金属化的各种方法进行了探索和研究，其中方法包括机械混合法，Sol-gel法等。这些方法对于粉体表面改性有不同的缺陷，例如机械混合法混合不均、Sol-gel法在还原金属氧化物时晶粒容易长大等。因此在该发明中选用化学镀的方法。
化学镀是一种在无外加电流的情况下,利用还原剂将溶液中的金属离子在基体表面的自催化作用下还原成金属进而沉积在基体表面的表面处理技术。化学镀不同于电镀的最大特点是同一表面同时进行着两个过程金属离子的还原和还原剂的氧化。化学镀具有设备要求简单、操作控制方便、适用于不规则的基体,基体不要求导电、成本低等优点,形成的镀层具有致密度高、厚度均一、抗腐蚀性和耐磨损性良好等优点。制得的复合材料可应用与各种领域,如在铜粉表面镀银形成银包铜粉的包覆型材料,可广泛的应用于导电材料、电子浆料、电极材料、抗菌材料、电触点材料及电磁屏蔽材料等领域，目前常用的化学镀包括用多巴胺修饰，但存在的普遍问题是需要时间太长，需要几十小时，成本高。
发明内容
为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种高导电材料的制备方法，通过单宁酸-三氯化铁和巯基表面修饰制备表面镀银的复合材料，本发明的方法操作简便、所采用的用单宁酸和三氯化铁大大缩短了巯基修饰的时间，节约了成本和时间，所制备的复合材料的粘结稳定性能以及导电性能优异。
本发明的目的是提供一种高导电材料的制备方法。
包括：
1)将基体在去离子水中超声波分散，先后分别加入单宁酸和三氯化铁溶液，搅拌均匀，所述单宁酸与三氯化铁的摩尔比为1:3～3:1，洗涤，过滤，得到表面沉积单宁酸-三氯化铁的基体；
2)将上述基体溶解在去离子水中，硅烷偶联剂与无水乙醇的按体积比1：5～1:50混合后加入到基体溶液中，得到表面沉积巯基的基体；
所述的硅烷偶联剂为r-巯基-丙基三甲氧基硅烷；
3)硝酸银溶液用氨水滴定至沉淀刚好消失时，配制得到银镀液；
4)将步骤2)中制备的表面沉积巯基的基体置于步骤3)制备的银镀液中，并加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮搅拌，其所用量为硝酸银的0.5～2.0倍；
5)在搅拌的条件下向步骤4)的溶液中加入还原剂溶液，室温下反应1～60分钟，得到表面覆盖有银层的基体；
所述还原剂为葡萄糖、柠檬酸钠或硼氢化钠；
还原剂用量为硝酸银的1～3倍。
其中，优选：
步骤1)中，单宁酸的浓度为0.2～6.0g/L；三氯化铁溶液的浓度为0.04～4.0g/L；加入单宁酸和三氯化铁溶液后，加入Tris缓冲液调节pH为6～10。
步骤1)中，搅拌速率为30～100转/min；总反应时间不超过1h。
步骤2)在沉积有单宁酸-三氯化铁的基体上进行巯基化修饰，然后过滤，真空干燥备用；所述的硅烷偶联剂为r-巯基-丙基三甲氧基硅烷。
硅烷偶联剂与无水乙醇按体积比的优选范围为1:10。
步骤3)中，硝酸银溶液的浓度为5～40g/L。
步骤4)中，搅拌时间不低于20分钟。
步骤5)中，还原剂溶液的浓度为5～80g/L；
还原剂溶液的浓度为步骤3)中硝酸银浓度的1～3倍。
所述基体优选为铝粉、石墨烯或芳纶纤维。
本发明具体可采用以下技术方案：
本发明通过在碱性条件下将单宁酸-三氯化铁沉积在基体表面之后，加入乙醇和r-巯基-丙基三甲氧基硅烷，并将表面沉积有巯基的基体置于银镀液中，加入还原剂，制备粘结稳定性能良好、具有导电性能的基体/银复合材料，具体步骤如下：
1)将基体在乙醇溶液中超声波分散后，将其置于搅拌均匀，加入单宁酸和三氯化铁浓度分别为0.20～6.0g/L、0.04～4.0g/L，调节pH为6.0～10.0，洗涤，过滤，得到表面沉积单宁酸-三氯化铁的基体；将上述基体溶解到100mL的去离子水中，再将r-巯基-丙基三甲氧基硅烷0.5～5mL和无水乙醇25～85mL混合液加入其中，以30～100转/min的搅拌速率搅拌不高于6h，得到表面沉积有巯基的基体。所述单宁酸与三氯化铁的摩尔比为1:3～3:1，优选摩尔比为3:1。优选单宁酸浓度为0.4g/L、三氯化铁浓度为0.12g/L，pH为8.5，所述采用硅烷偶联剂，与无水乙醇的体积比为1：50～1：5，优选体积比为1:10，优选r-巯基-丙基三甲氧基硅烷体积2.5mL,无水乙醇25mL,然后搅拌时间为1h；
2)将质量浓度为5～40g/L的硝酸银溶液用氨水滴定至沉淀刚好消失时，配制得到银镀液。优选浓度为10g/L；
3)将步骤1)中制备的表面沉积有巯基的基体置于步骤2)制备的银镀液中，并加入分散剂，搅拌不低于20分钟；
4)在搅拌的条件下向步骤3)的银镀液中加入质量浓度为5～80g/L的葡萄糖溶液，所使用葡萄糖溶液的体积与硝酸银溶液的体积相同，室温下反应1～60分钟，得到表面覆盖有银层的基体。葡萄糖溶液浓度的选择与银镀液的浓度没有关系，但在葡萄糖浓度为银镀液浓度的两倍时还原效果最好。优选葡萄糖浓度为20g/L，反应时间为60分钟。
本发明的原理在于：单宁酸中含有大量的酚羟基，而且酚羟基不仅能够固定还原生成的银粒子，而且还能与硅烷偶联剂的水解产物中的硅羟基发生脱水反应，实现了对基体表面进行巯基化修饰，并且基体表面沉积的巯基易与银离子发生键合，使得银纳米粒子能稳定的在铝粉表面进行定向沉积。与银粒子的结合力更加强，镀银更加致密，而且导电率更高。同时，通过化学处理的基体/银复合材料具有良好的粘结稳定性能和导电性能，这主要是因为外加了还原剂，促进了银的还原过程，同时单宁酸-三氯化铁的存在加速并且稳固了硅烷偶联剂在基体表面的沉积。由于单宁酸-三氯化铁和硅烷偶联剂在聚合物基体表面的沉积为物理过程，整个方法中与基体的表面形貌和化学组成无关，可适用于各种形态和组成的基体。比如：铝粉、石墨烯和芳纶纤维等。
本发明方法与现有制备导电无机非金属材料技术相比较，具有以下有益效果：
1)本发明操作简便，基体表面修饰单宁酸-三氯化铁和巯基的时间(不超过1小时)，成本低。
2)本发明所制备的基体表面银层均匀致密，具有优异的导电性能(电导率为1.0～2.0×106S/m)以及粘结稳定性能。
3)本发明所制备的基体/银复合材料，银层与基体之间具有较高的结合力。
4)本发明对无机物基体的形貌和组成没有限制，银的附着不会影响无机物的物理机械性能和热性能。
附图说明
图1：实施例1微球的X射线光电子能谱(XPS)宽谱图；
其中图1(a)纯铝粉XPS图；
图1(b)巯基表面功能化的铝粉即铝粉/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)核壳式复合微球XPS图；
图1(c)表面还原有银的铝粉即二氧化硅/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)/银核壳式复合微球XPS图；
图2：实施例1微球的X射线衍射能谱(XRD)谱图；
图2(a)纯铝粉XRD谱图；
图2(b)铝粉/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)核壳式复合微球XRD谱图；
图2(c)铝粉/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)/银核壳式复合微球XRD谱图；
图3：实施例1的扫描电子显微镜(SEM)图像；
图3(a)纯铝粉SEM图；
图3(b)铝粉/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)核壳式复合微球SEM图；
图3(c)铝粉/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)/银核壳式复合微球SEM图；
图4：实施例8；
图4(a)空白氧化石墨烯SEM图；
图4(b)单宁酸-三氯化铁和r-巯基-丙基三甲氧基硅烷表面功能化的氧化石墨烯即氧化石墨烯/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)核壳式复合微球SEM图；
图4(c)表面还原有银的氧化石墨烯即氧化石墨烯/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)/银核壳式复合微球的扫描电子显微镜(SEM)图像；
图5是实施例9，
图5(a)纯芳纶纤维的扫描电子显微镜(SEM)图像；
图5(b)芳纶纤维/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)核壳式复合微球的扫描电子显微镜(SEM)图像；
图5(c)芳纶纤维/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)/银核壳式复合微球的扫描电子显微镜(SEM)图像。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。
实施例中所用原料均为市售。
实施例1
1)将4g用乙醇洗净的铝粉加入至100ml的去离子水中，搅拌均匀，然后配置浓度为3.6g/L的单宁酸和1.2g/L的三氯化铁水溶液，单宁酸与三氯化铁摩尔比为3:1，分别加入基体溶液中，并用Tris-HCl缓冲液调节PH至8.5后，搅拌均匀，洗涤，过滤，得到表面沉积单宁酸-三氯化铁的基体；将上述基体溶解到100mL的去离子水中，再将r-巯基-丙基三甲氧基硅烷2.5mL和无水乙醇25mL混合液加入其中，以60转/min的搅拌速率搅拌1h，最后将将沉积有聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)的玻璃微珠过滤出，用去离子水洗净，真空干燥；
2)配置浓度为10g/L的硝酸银溶液，用氨水滴定至沉淀刚好消失，得到银镀液；
3)将用步骤1)中聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)表面功能化后的铝粉在搅拌的条件下浸泡在步骤2)中得到的100ml银镀液中，在此银镀液中加入0.05g分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)以改善铝粉在溶液中的分散性能，搅拌20分钟；
4)将100ml质量浓度为20g/L的葡萄糖溶液加入步骤3)的银镀液中，反应60分钟后，可得到表面镀有银粒子的铝粉。
经测定，该铝粉/银核壳式复合微珠可导电，电导率为1.5×106S/m。
本实施例中纯铝粉以及铝粉/银核壳式复合微球表面元素的原子百分含量比见表1。
纯铝粉XPS宽谱图和XRD谱图分别见图1(a)和图2(a)，铝粉/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)核壳式复合微球的XPS宽谱图和XRD谱图分别见图1(b)和图2(b)，铝粉/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)/银核壳式复合微球的XPS宽谱图和XRD谱图分别见图1(c)和图2(c)；扫描电子显微镜(SEM)图像见图3，其中(a)纯铝粉，(b)铝粉/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)核壳式复合微球和(c)铝粉/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)/银核壳式复合微球。
从图1中看出，在图1(b)铝粉/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)核壳式复合微球的XPS宽谱图中出现了图1(a)纯铝粉中没有的铁元素，说明单宁酸-三氯化铁沉积到基体表面，而且还出现了和硅元素，说明聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)沉积在了铝粉表面。在图1(c)铝粉/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)/银核壳式复合微球的XPS宽谱图中出现了银峰，说明在铝粉表面沉积了银粒子。
从图2中可看出，在图2(a)纯铝粉和图2(b)铝粉/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)核壳式复合微球的XRD谱图中不具有银峰，而在图2(c)铝粉/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)/银核壳式复合微球的XRD谱图中有四种不同晶格结构的银峰出现，证明在铝粉有银粒子。
从图3可以看出图3(a)纯铝粉，图3(b)铝粉/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)核壳式复合微球和图3(c)铝粉/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)/银核壳式复合微球的表面形貌的变化，同时可以看出用化学还原方法制得的铝粉/银核壳式复合微球表面的银层致密连续，具备优异的导电性能。
实施例2
过程同实施例1，将步骤1)中单宁酸与三氯化铁的摩尔比改为1:2、1:3、2:1及3:1，可得到表面镀有银粒子的铝粉。
经测定，该铝粉/银核壳式复合微珠可导电，电导率在1.0—2.0×106S/m之间。
实施例3
过程同实施例1，将步骤1)中单宁酸-三氯化铁溶液的PH分别调节为7、7.5、8、9、9.5及10，可得到表面镀有银粒子的铝粉。
经测定，该铝粉/银核壳式复合微珠可导电，电导率在1.0—2.0×105S/m之间。
实施例4
过程同实施例1，将步骤1)中无水乙醇和r-巯基-丙基三甲氧基硅烷的体积比例改为1:5、1:20、1：30、1:40、1:50，可得到表面镀有银粒子的铝粉。
经测定，该铝粉/银核壳式复合微珠可导电，电导率在1.0—2.0×106S/m之间。
实施例5
过程同实施例1，将步骤1)中搅拌时间改为30min、2h、4h、6h，可得到表面镀有银粒子的铝粉。
经测定，该铝粉/银核壳式复合微珠可导电，电导率在1.0～2.0×106S/m之间。
实施例6
过程同实施例1，将步骤2)中硝酸银浓度改为5g/L、20g/L、30g/L及40g/L，相应的葡萄糖溶液浓度为10g/L、40g/L、60g/L及80g/L，可得到表面镀有银粒子的铝粉。
经测定，该铝粉/银核壳式复合微珠可导电，电导率在1.0—2.0×106S/m之间。
实施例7
过程同实施例1，将步骤4)中反应时间改为30min、40min、50min、90min及120min可得到表面镀有银粒子的铝粉。
经测定，该铝粉/银核壳式复合微珠可导电，电导率在1.0—2.0×106S/m之间。
实施例8
1)将2g用氧化石墨烯加入至100mL的去离子水中，搅拌均匀，然后配置浓度为3.6g/L的单宁酸和1.2g/L的三氯化铁水溶液，单宁酸与三氯化铁摩尔比为3:1，分别加入基体溶液中，并用Tris-HCl缓冲液调节PH至8.5后，搅拌均匀，得到表面沉积单宁酸-三氯化铁的基体；将上述基体溶解到100mL的去离子水中，再将r-巯基-丙基三甲氧基硅烷2.5mL和无水乙醇25mL混合液加入其中，以60转/min的搅拌速率搅拌1h，最后将沉积有聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)的氧化石墨烯过滤出，用去离子水洗净，冷冻干燥；
2)配置浓度为10g/L的硝酸银溶液，用氨水滴定至沉淀刚好消失，得到银镀液；
3)将用步骤1)中聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)表面功能化后的氧化石墨烯在搅拌的条件下浸泡在步骤2)中得到的100ml银镀液中，在此银镀液中加入0.05g分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)以改善氧化石墨烯在溶液中的分散性能，搅拌20分钟；
4)将100mL质量浓度为20g/L的葡萄糖溶液加入步骤3)的银镀液中，反应60分钟后，可得到表面镀有银粒子的氧化石墨烯。
经测定，该氧化石墨烯/银核壳式复合材料可导电，电导率为1.0-2.0×106S/m。
图4为实施例8中所得的空白氧化石墨烯、氧化石墨烯/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)核壳式复合材料以及氧化石墨烯/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)/银核壳式复合材料的扫描电子显微镜(SEM)图像。从图4可以看出图4(a)纯氧化石墨烯，图4(b)氧化石墨烯/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)核壳式复合材料和图4(c)氧化石墨烯/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)/银核壳式复合材料的表面形貌的变化，同时可以看出用化学还原方法制得的氧化石墨烯/银核壳式复合材料表面的银层致密连续，具备优异的导电性能。
实施例9
1)将1.5g芳纶纤维加入至100ml的去离子水中，搅拌均匀，然后配置浓度为3.6g/L的单宁酸和1.2g/L的三氯化铁水溶液，单宁酸与三氯化铁摩尔比为3:1，分别加入基体溶液中，并用Tris-HCl缓冲液调节PH至8.5后，搅拌均匀，得到表面沉积单宁酸-三氯化铁的基体；将上述基体溶解到100mL的去离子水中，再将r-巯基-丙基三甲氧基硅烷2.5mL和无水乙醇25mL混合液加入其中，以60转/min的搅拌速率搅拌1h，最后搅拌结束后将沉积有聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)的芳纶纤维过滤出，用去离子水洗净，烘干；
2)配置浓度为10g/L的硝酸银溶液，用氨水滴定至沉淀刚好消失，得到银镀液；
3)将用步骤1)中聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)表面功能化后的芳纶纤维在搅拌的条件下浸泡在步骤2)中得到的100ml银镀液中，在此银镀液中加入0.05g分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，搅拌20分钟；
4)将100ml质量浓度为20g/L的葡萄糖溶液加入步骤3)的银镀液中，反应60分钟后，可得到表面镀有银粒子的芳纶纤维。
经测定，该芳纶纤维/银核壳式复合材料可导电，电导率在1.2×106S/m之间。
图5为实施例9中所得的空白芳纶纤维、芳纶纤维/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)核壳式复合材料以及芳纶纤维/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)/银核壳式复合材料的扫描电子显微镜(SEM)图像。从图5可以看出图5(a)纯芳纶纤维，图5(b)芳纶纤维/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)核壳式复合材料和图5(c)芳纶纤维/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)/银核壳式复合材料的表面形貌的变化，同时可以看出用化学还原方法制得的芳纶纤维/银核壳式复合材料表面的银层致密连续，具备优异的导电性能。
表1 实施例1中纯铝粉以及铝粉/聚(r-巯基-丙基三甲氧基硅烷)/银核壳式复合微球表面元素的相对原子百分比

Claims (8)

1.一种高导电材料的制备方法，其特征在于所述方法包括：
1)将基体在去离子水中超声波分散，先后分别加入单宁酸和三氯化铁溶液，搅拌均匀，所述单宁酸与三氯化铁的摩尔比为1:3～3:1,洗涤，过滤，得到表面沉积单宁酸-三氯化铁的基体；
2)将上述基体溶解在去离子水中，硅烷偶联剂与无水乙醇的按体积比1：5～1:50混合后加入到基体溶液中，得到表面沉积巯基的基体；
所述的硅烷偶联剂为r-巯基-丙基三甲氧基硅烷；
3)硝酸银溶液用氨水滴定至沉淀刚好消失时，配制得到银镀液；
4)将步骤2)中制备的表面沉积巯基的基体置于步骤3)制备的银镀液中，并加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮，搅拌，分散剂的用量为硝酸银的0.5～2.0倍；
5)在搅拌的条件下向步骤4)的溶液中加入还原剂溶液，室温下反应1～60分钟，得到表面覆盖有银层的基体；
所述还原剂为葡萄糖、柠檬酸钠或硼氢化钠；
还原剂用量为硝酸银的1～3倍。
2.如权利要求1所述的高导电材料的制备方法，其特征在于：
步骤1)中，单宁酸的浓度为0.2～6.0g/L；三氯化铁溶液的浓度为0.04～4.0g/L；加入单宁酸和三氯化铁溶液后，加入Tris缓冲液调节pH为6～10。
3.如权利要求2所述的高导电材料的制备方法，其特征在于：
步骤1)中，搅拌速率为30～100转/min；总反应时间不超过1h。
4.如权利要求1所述的高导电材料的制备方法，其特征在于：
步骤2)，在沉积有单宁酸-三氯化铁的基体上进行巯基化修饰，过滤，干燥；所述的硅烷偶联剂为r-巯基-丙基三甲氧基硅烷。
5.如权利要求1所述的高导电材料的制备方法，其特征在于：
步骤3)中，硝酸银溶液的浓度为5～40g/L。
6.如权利要求1所述的高导电材料的制备方法，其特征在于：
步骤4)中，搅拌时间不低于20分钟。
7.如权利要求1所述的高导电材料的制备方法，其特征在于：
步骤5)中，还原剂溶液的浓度为5～80g/L；
还原剂溶液的浓度为步骤3)中硝酸银浓度的1～3倍。
8.如权利要求1所述的高导电材料的制备方法，其特征在于：
所述基体为铝粉、石墨烯或芳纶纤维。
CN201710729019.3A 2017-08-23 2017-08-23 一种高导电材料的制备方法 Active CN109423637B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710729019.3A CN109423637B (zh) 2017-08-23 2017-08-23 一种高导电材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710729019.3A CN109423637B (zh) 2017-08-23 2017-08-23 一种高导电材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109423637A true CN109423637A (zh) 2019-03-05
CN109423637B CN109423637B (zh) 2020-02-21

Family

ID=65498657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710729019.3A Active CN109423637B (zh) 2017-08-23 2017-08-23 一种高导电材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109423637B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109554917A (zh) * 2018-12-03 2019-04-02 广东工业大学 一种导电芳纶纤维预处理方法、导电芳纶纤维及其制备方法
CN109949974A (zh) * 2019-03-15 2019-06-28 广东格瑞纳思薄膜科技有限公司 一种共价键合的pet基纳米银线石墨烯复合透明柔性导电膜及其制备方法
CN110527993A (zh) * 2019-09-03 2019-12-03 国网福建省电力有限公司 铝合金表面一次施镀银的环保镀银工艺
CN110790264A (zh) * 2019-12-10 2020-02-14 中国科学院金属研究所 一种形态可控的石墨烯粉体及其制备方法
CN110963872A (zh) * 2019-11-15 2020-04-07 上海航天化工应用研究所 一种高燃速固体推进剂用的改性氧化剂及其制备方法
CN112878133A (zh) * 2021-01-18 2021-06-01 哈尔滨学院 一种基于石墨烯的自融雪路面铺装结构
CN113337099A (zh) * 2020-03-02 2021-09-03 北京化工大学 一种镀银石墨烯/合成橡胶胶乳组合物及其制备和应用
CN113948706A (zh) * 2021-10-16 2022-01-18 西北工业大学 一种高度分散的石墨烯基导电浆料的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008019485A (ja) * 2006-07-14 2008-01-31 Taki Chem Co Ltd 銀メッキ製品の製造方法
CN101812678A (zh) * 2010-03-05 2010-08-25 北京化工大学 一种通过多巴胺制备表面包覆银的复合材料的方法
CN102757670A (zh) * 2012-07-12 2012-10-31 武汉理工大学 导电填料的制备方法
CN106011809A (zh) * 2016-04-25 2016-10-12 北京化工大学 一种通过邻苯二酚-多胺制备表面包覆银的复合材料的方法
CN106924810A (zh) * 2017-02-16 2017-07-07 湖北大学 一种基于纳米银颗粒的纳米抗菌涂层材料及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008019485A (ja) * 2006-07-14 2008-01-31 Taki Chem Co Ltd 銀メッキ製品の製造方法
CN101812678A (zh) * 2010-03-05 2010-08-25 北京化工大学 一种通过多巴胺制备表面包覆银的复合材料的方法
CN102757670A (zh) * 2012-07-12 2012-10-31 武汉理工大学 导电填料的制备方法
CN106011809A (zh) * 2016-04-25 2016-10-12 北京化工大学 一种通过邻苯二酚-多胺制备表面包覆银的复合材料的方法
CN106924810A (zh) * 2017-02-16 2017-07-07 湖北大学 一种基于纳米银颗粒的纳米抗菌涂层材料及其制备方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109554917A (zh) * 2018-12-03 2019-04-02 广东工业大学 一种导电芳纶纤维预处理方法、导电芳纶纤维及其制备方法
CN109949974A (zh) * 2019-03-15 2019-06-28 广东格瑞纳思薄膜科技有限公司 一种共价键合的pet基纳米银线石墨烯复合透明柔性导电膜及其制备方法
CN109949974B (zh) * 2019-03-15 2020-08-25 广东格瑞纳思薄膜科技有限公司 一种共价键合的pet基纳米银线石墨烯复合透明柔性导电膜及其制备方法
CN110527993A (zh) * 2019-09-03 2019-12-03 国网福建省电力有限公司 铝合金表面一次施镀银的环保镀银工艺
CN110963872A (zh) * 2019-11-15 2020-04-07 上海航天化工应用研究所 一种高燃速固体推进剂用的改性氧化剂及其制备方法
CN110790264A (zh) * 2019-12-10 2020-02-14 中国科学院金属研究所 一种形态可控的石墨烯粉体及其制备方法
CN110790264B (zh) * 2019-12-10 2022-05-06 中国科学院金属研究所 一种形态可控的石墨烯粉体及其制备方法
CN113337099A (zh) * 2020-03-02 2021-09-03 北京化工大学 一种镀银石墨烯/合成橡胶胶乳组合物及其制备和应用
CN113337099B (zh) * 2020-03-02 2022-10-28 北京化工大学 一种镀银石墨烯/合成橡胶胶乳组合物及其制备和应用
CN112878133A (zh) * 2021-01-18 2021-06-01 哈尔滨学院 一种基于石墨烯的自融雪路面铺装结构
CN113948706A (zh) * 2021-10-16 2022-01-18 西北工业大学 一种高度分散的石墨烯基导电浆料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109423637B (zh) 2020-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109423637A (zh) 一种高导电材料的制备方法
CN106011809B (zh) 一种通过邻苯二酚-多胺制备表面包覆银的复合材料的方法
CN108728835A (zh) 一种表面镀银材料的制备方法
CN103223488B (zh) 银包覆二氧化硅复合微球粒子的制备方法
CN101182127B (zh) 一种导电填料的制备方法及其应用
CN109957144B (zh) 一种表面镀银导电填料的制备方法
CN101812678A (zh) 一种通过多巴胺制备表面包覆银的复合材料的方法
Ling et al. Influencing factors on the uniformity of copper coated nano-Al2O3 powders prepared by electroless plating
CN103341643B (zh) 表面包覆银壳层导电复合粒子的复合还原剂液相制备方法
CN109423636A (zh) 一种二次镀银高导电填料的制备方法
CN114029499B (zh) 一种超长纳米银线材料的制备方法
CN103769598A (zh) 纳米铜粉的稳定制备方法
CN103691965A (zh) 一种铜/银异质结纳米粒子的制备方法
CN102554218A (zh) 一种通过化学镀铜制备钨铜复合粉末的方法
CN114260450B (zh) 镀银微米级颗粒及其制备方法和用途
CN104043826B (zh) 一种铝粉表面水化处理方法及其在制备Al@Ag核壳复合粒子导电与电磁屏蔽填料中的应用
CN106876000B (zh) 一种混合金属粉、制备方法、导电银浆和用途
CN108356264B (zh) 一种银包覆铜粉的制备方法
US7338686B2 (en) Method for producing conductive particles
CN105209660A (zh) 涂覆碳纳米材料的方法
CN101979708B (zh) 一种碳纳米管镀银丙烯酸系电磁屏蔽涂料的制备方法
CN103071788A (zh) 一种制备镍银核壳结构纳米粒子的方法
JP2017025380A (ja) 銀コート銅粉及びその製造方法
CN105129773B (zh) 巯基化修饰的石墨粒子及其制备方法和应用
CN103302301A (zh) 一种制备Ag包覆层厚度可控的C/Ag复合纳米材料的新方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant