CN117259779A - 一种纳米铜粉及其银-铜核壳结构的制备方法 - Google Patents
一种纳米铜粉及其银-铜核壳结构的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117259779A CN117259779A CN202311267893.1A CN202311267893A CN117259779A CN 117259779 A CN117259779 A CN 117259779A CN 202311267893 A CN202311267893 A CN 202311267893A CN 117259779 A CN117259779 A CN 117259779A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper powder
- silver
- nano
- deionized water
- mass ratio
- 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.)
- Pending
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 123
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 title claims abstract description 19
- NEIHULKJZQTQKJ-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Ag] Chemical group [Cu].[Ag] NEIHULKJZQTQKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 42
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 25
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 17
- JZCCFEFSEZPSOG-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate pentahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.[Cu+2].[O-]S([O-])(=O)=O JZCCFEFSEZPSOG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 16
- 235000010489 acacia gum Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 claims abstract description 13
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229920000084 Gum arabic Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 241000978776 Senegalia senegal Species 0.000 claims abstract description 9
- 239000000205 acacia gum Substances 0.000 claims abstract description 9
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000001785 acacia senegal l. willd gum Substances 0.000 claims abstract description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 42
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 22
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims description 17
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 16
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- 238000009777 vacuum freeze-drying Methods 0.000 claims description 11
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- PLKATZNSTYDYJW-UHFFFAOYSA-N azane silver Chemical compound N.[Ag] PLKATZNSTYDYJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 8
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 claims description 7
- LJCNRYVRMXRIQR-OLXYHTOASA-L potassium sodium L-tartrate Chemical compound [Na+].[K+].[O-]C(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O LJCNRYVRMXRIQR-OLXYHTOASA-L 0.000 claims description 7
- 235000011006 sodium potassium tartrate Nutrition 0.000 claims description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 4
- 229940074439 potassium sodium tartrate Drugs 0.000 claims description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 2
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 abstract description 15
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 150000004686 pentahydrates Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 12
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 8
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000001476 sodium potassium tartrate Substances 0.000 description 3
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N (2s)-2,6-diaminohexanoic acid;(2s)-2-hydroxybutanedioic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O.NCCCC[C@H](N)C(O)=O NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N 0.000 description 1
- KWSLGOVYXMQPPX-UHFFFAOYSA-N 5-[3-(trifluoromethyl)phenyl]-2h-tetrazole Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=CC(C2=NNN=N2)=C1 KWSLGOVYXMQPPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine monohydrate Substances O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000010902 jet-milling Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 229910001379 sodium hypophosphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
- B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
- B22F9/24—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from liquid metal compounds, e.g. solutions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
- B22F1/054—Nanosized particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/17—Metallic particles coated with metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种纳米铜粉及其银‑铜核壳结构的制备方法，包括以下步骤：S11.将阿拉伯树胶溶于去离子水中，恒温70‑80℃下磁力搅拌均匀得到溶剂；阿拉伯树胶和去离子水的质量比为1:15‑20；S12.向步骤S11所得溶剂中依次加入五水硫酸铜和葡萄糖，恒温70‑80℃下磁力搅拌均匀；五水硫酸铜和去离子水的质量比为1:3‑4；五水硫酸铜和葡萄糖质量比为1:1‑2。采用廉价环保的葡萄糖和抗坏血酸连续两步还原反应，主要解决葡萄糖一次还原时间长和还原不彻底的问题，抗坏血酸二次还原可以将葡萄糖不完全还原的产物Cu2O快速还原成纳米铜，提高还原效率和纯度，纳米铜粉纯度高于99.9%。
Description
技术领域
本发明涉及金属复合材料技术领域，具体涉及一种纳米铜粉及其银-铜核壳结构的制备方法。
背景技术
高纯纳米铜粉具有优异导电导热性、无毒、价格低等优势被广泛应用于电子浆料等方面，然而，纳米粉末的超大表面积和超高表面活性导致其极易氧化，降低导电性和工作稳定性。因此，制备高质量纳米铜粉并采用惰性金属核壳结构保护，使其具有高抗氧化性对其应用具有重要意义。采用物理法制备纳米铜粉虽然原理简单，但铜粉纯度低，粒径不均，设备要求高。化学法设备投资少、工艺简单、合格率高，是制备高质量纳米铜粉的优选方案。中国专利CN102978667B、CN200910022137.6公开了电化学法制备纳米铜粉，该类方法易黏附在阴极上，刮粉、收集困难，且铜粉黏附在极板上易长大，导致粒径不均。采用液相还原法可以克服上述问题，但是还原剂大多使用水合肼，如中国专利CN105945302B、CN108728871B中所述，价格昂贵或污染环境。黄福东等（液相还原两步法合成纳米铜的工艺研究[J]，精密成型工程，2019，11(5)）采用葡萄糖和次亚磷酸钠还原制备铜粉，虽然未对环境造成影响，但是制备的铜粉纯度也不高，粒径大且不规则。中国专利CN116652173A公开了一种雾化法制备纳米铜粉的方法，多次使用气流粉碎分级板结铜粉，步骤多，能耗大，产能低，不利于实际生产。中国专利CN116100039A公开了一种透析与修饰剂相结合的方法制备纳米铜粉，两次透析时间长，还原时需要通惰性气体并保持高温，整体效率低。中国专利CN202210328593.9公开了一种超重力反应技术结合化学还原法制备纳米铜粉的方法，设备投资大，反应原料多，步骤繁琐，整体时间长。到目前为止，虽然已经提出了很多纳米铜粉的制备技术，但是从制备的纯度、粒径分布和颗粒分散度，以及抗氧化性、高效性和环保性等都很难同时满足要求，严重影响其在高质量印刷电子浆料中的应用。因此，有必要发明一种高质量纳米铜粉及其银-铜核壳结构高效制备方法以满足工业化印刷电子浆料性能及生产需求。
发明内容
1.所要解决的技术问题：
针对上述技术问题，本发明提供一种纳米铜粉及其银-铜核壳结构的制备方法。
2.技术方案：
一种纳米铜粉的制备方法，包括以下步骤：
S11. 将阿拉伯树胶溶于去离子水中，恒温70-80℃下磁力搅拌均匀得到溶剂；阿拉伯树胶和去离子水的质量比为1: 15-20；
S12. 向步骤S11所得溶剂中依次加入五水硫酸铜和葡萄糖，恒温70-80℃下磁力搅拌均匀；五水硫酸铜和去离子水的质量比为1:3-4；五水硫酸铜和葡萄糖质量比为1:1-2；
S13. 向步骤S12所得溶液中少量多次加入氢氧化钠调节溶液pH值在6-8，恒温70-80℃下磁力搅拌反应，得到还原悬浮溶液；
S14. 向步骤S13所得悬浮溶液中加入抗坏血酸，五水硫酸铜与抗坏血酸质量比为1:1-2；再少量多次加入氢氧化钠，调节溶液pH值在6-8，恒温70-80℃磁力搅拌反应得到纳米铜粉悬浮液，离心、去离子水超声清洗、冻干后得到球形纳米铜粉。
优选地，步骤S11中恒温磁力搅拌的速度为450-600r/min，搅拌时间为15-30min。
优选地，步骤S12中恒温磁力搅拌时间为15-30min。
优选地，步骤S13中恒温磁力搅拌反应时间为1-2h。
优选地，步骤S14中恒温磁力搅拌反应时间为0.5-2h。
通过上述方法制备的球形纳米铜粉。
一种纳米铜粉的银-铜核壳结构的制备方法，包括以下步骤：
S21.将上述方法制备的球形纳米铜粉分散于去离子水中，依次加入硫酸铵、氨水，去氧化后加入酒石酸钾钠，室温磁力搅拌反应后得到纳米铜粉悬浮液；纳米铜粉与去离子水的质量比为1:20-50；硫酸铵与纳米铜粉的质量比为1:3-5；氨水与纳米铜粉的质量比为1:2-3；酒石酸钾钠与纳米铜粉的质量比为1:3-5；
S22.将硝酸银溶于去离子水中，滴加氨水直至溶液透明得到银氨溶液；
S23. 将步骤S22制备的银氨溶液滴加至步骤S21制备的纳米铜粉悬浮液中，室温磁力搅拌反应，经离心、洗涤、真空冻干后获得银包纳米铜粉末。
优选地，步骤S22中硝酸银与去离子水的质量比为1:20-30，硝酸银与氨水的质量比为1:1.5-2。
优选地，步骤S23中银氨溶液以2-3ml/min的滴加速度滴入S21中的纳米铜粉悬浮液中，磁力搅拌时间为1-1.5h。
优选地，步骤S23中的离心速度为6000-9000r/min；洗涤采用去离子水超声清洗，反复3-5次；真空冻干温度为-60~-40℃。
3.有益效果：
与现有技术相比，本发明的优点是：
（1）采用廉价环保的葡萄糖和抗坏血酸连续两步还原反应，主要解决葡萄糖一次还原时间长和还原不彻底的问题，抗坏血酸二次还原可以将葡萄糖不完全还原的产物Cu2O快速还原成纳米铜，提高还原效率和纯度，纳米铜粉纯度高于99.9%。
（2）通过添加阿拉伯树胶作为分散剂，解决纳米铜粉颗粒团聚问题，分散性高。反应过程中多次添加氢氧化钠调控pH值，控制反应速率，使得纳米球形铜粉粒径分布均匀，粒径在20~30 nm，球形度一致性好。
（3）银是优异的导电金属，高纯纳米铜导电性能和银相近，采用银包高纯纳米铜可以保证整体导电性不会下降，致密银镀层也可以有效的杜绝高纯纳米铜氧化影响导电率；在电子浆料应用中银包纳米铜可以有效解决银迁移问题，增强银包纳米铜电极使用的稳定性。
（4）对制备纳米铜粉所用原料成本低，无毒无污染，能耗低，制备方法简单，还原时间短，易于推广和规模化生产，通过银包铜核壳结构提高抗氧化性，又避免了使用纳米纯银粉带来的高成本。
附图说明
图1是实施例1所制纳米铜粉SEM图；
图2是实施例1所制纳米铜粉XRD图；
图3是实施例1所制纳米铜粉拉曼图；
图4是实施例1所制银包纳米铜粉EDS图；
图5是实施例1所制纳米铜与银-铜核壳结构热重曲线图；
图6是对比例1所制纳米铜粉XRD图；
图7是对比例2所制纳米铜粉XRD图；
图8是对比例3所制纳米铜粉XRD图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体的说明。
如附图1至附图8所示，
实施例1
制备球形纳米铜粉：取100ml干净烧杯，加入去离子水30ml，加阿拉伯树胶2g，放入预热到75℃的磁力搅拌水浴锅中以600r/min搅拌15min获得溶剂。向溶剂中先后加入五水硫酸铜10g和葡萄糖10g，恒温磁力搅拌15min。再向溶液少量多次加入氢氧化钠保持pH值为7，恒温反应1h。向溶液中加入抗坏血酸10g，少量多次加入氢氧化钠保持pH值为7，恒温磁力搅拌反应0.5h获得纳米铜粉悬浮液。经8000r/min离心、去离子水超声清洗反复3次，通过-60℃真空冻干获得高分散性球形纳米铜粉。
球形纳米铜粉的SEM形貌如图1所示。XRD图谱如图2所示，表明无杂相峰存在，平均粒径约20nm。拉曼光谱如图3所示（无微量杂质峰存在），能谱分析球形铜粉纯度为99.9%。
进一步制备纳米铜粉的银-铜核壳结构：1.5g纳米铜粉分散在30ml去离子水中，加入0.5g硫酸铵，溶解后加入0.824ml氨水。充分搅拌后加入4.5g酒石酸钾钠。另取干净烧杯将1g硝酸银与20ml去离子水混合，1.65ml氨水（25%）缓慢加入硝酸银溶液，持续搅拌直至溶液透明。将银氨溶液以2ml/min的滴加速度滴入纳米铜粉悬浮液中，磁力搅拌1h。经6000r/min离心、去离子水超声清洗反复5次，通过-40℃真空冻干获得高分散性球形银包纳米铜粉末。
银包纳米铜粉末EDS能谱图如图4所示，含有71.56%的银和28.44%的铜(质量分数)。图5纳米铜粉与银-铜核壳结构热重分析曲线图，说明银-铜核壳结构具有高的抗氧化性。在二氧化硅衬底上印刷膜电极方阻0.05mΩ/□。
实施例2
制备球形纳米铜粉：取100ml干净烧杯，加去离子水37.5ml，加阿拉伯树胶2g，放入预热到70℃的磁力搅拌水浴锅中以550r/min搅拌20min获得溶剂。向溶剂中先后加入五水硫酸铜10g和葡萄糖15g，恒温磁力搅拌20min。再向溶液少量多次加入氢氧化钠保持pH值为7，恒温反应1.5h。加入抗坏血酸15g，少量多次加入氢氧化钠保持pH值为7，恒温磁力搅拌反应1h获得纳米铜粉悬浮液。经9000r/min离心、去离子水超声清洗反复4次。通过-50℃真空冻干获得高分散性球形纳米铜粉。经能谱分析，球形纳米铜粉纯度为99.95%，且高分散性，平均粒径约25nm。
进一步制备纳米铜粉的银-铜核壳结构：1.5g纳米铜粉分散在37.5ml去离子水中，加入0.375g硫酸铵，溶解后加入0.66ml氨水。充分搅拌后加入6g酒石酸钾钠。另取一烧杯将1g硝酸银与25ml去离子水混合，1.92ml氨水（25%）缓慢加入硝酸银溶液，持续搅拌直至溶液透明。将银氨溶液以1.5ml/min的滴加速度滴入纳米铜粉悬浮液中，磁力搅拌1.2h。经9000r/min离心、去离子水超声清洗反复4次。通过-50℃真空冻干获得高分散性球形银包纳米铜粉。银包纳米铜粉EDS能谱图显示含有70.53%的银和29.47%的铜(质量分数)。在二氧化硅衬底上印刷膜电极方阻0.03mΩ/□，且具有高抗氧化性。
实施例3
制备球形纳米铜粉：取100ml干净烧杯，加去离子水40ml，加阿拉伯树胶2g，放入预热到80℃的磁力搅拌水浴锅中以600r/min搅拌30min获得溶剂。向溶剂中先后加入五水硫酸铜10g和葡萄糖20g，80℃恒温磁力搅拌30min。再向溶液少量多次加入氢氧化钠保持pH值为8，80℃恒温反应2h。加入抗坏血酸20g，少量多次加入氢氧化钠保持pH值为8，80℃恒温磁力搅拌反应1h获得纳米铜粉悬浮液。经9000r/min离心、去离子水超声清洗反复5次。通过-60℃真空冻干获得高分散性球形纳米铜粉。经能谱分析，球形纳米铜粉纯度为99.93%，且高分散性，平均粒径约30nm。
进一步制备纳米铜粉的银-铜核壳结构：1.5g纳米铜粉分散在75ml去离子水中，加入0.3g硫酸铵，溶解后加入0.55ml氨水。充分搅拌后加入7.5g酒石酸钾钠。另取一烧杯将1g硝酸银与30ml去离子水混合，2.2ml氨水（25%）缓慢加入硝酸银溶液，持续搅拌直至溶液透明。将银氨溶液以1ml/min的滴加速度滴入纳米铜粉悬浮液中，磁力搅拌1.5h。经9000r/min离心、去离子水超声清洗反复5次。通过-60℃真空冻干获得高分散性球形银包纳米铜粉。银包纳米铜粉EDS能谱图显示含有73.36%的银和26.64%的铜(质量分数)。在二氧化硅衬底上印刷膜电极方阻0.08mΩ/□，且具有高抗氧化性。
对比例1
取100ml干净烧杯，加去离子水30ml，加阿拉伯树胶2g，放入预热到75℃的磁力搅拌水浴锅中以600r/min搅拌15min获得溶剂。向溶剂中先后加入五水硫酸铜10g和葡萄糖10g搅拌15min。再向溶液少量多次加入氢氧化钠调节pH值为7，恒温反应24h获得纳米铜粉悬浮液。经8000r/min离心、去离子水超声清洗反复5次。通过-60℃真空冻干获得高分散性纳米铜粉。经检测，XRD图谱如图6所示，纳米铜粉纯度仅为83.4%，平均粒径约25nm。
对比例2
取100ml干净烧杯，加去离子水30ml，加阿拉伯树胶2g，放入预热到75℃磁力搅拌水浴锅中以600r/min搅拌15min获得溶剂。向溶剂中先后加入五水硫酸铜10g和抗坏血酸10g搅拌15min。再向溶液少量多次加入氢氧化钠调节pH值为7，恒温反应24h获得纳米铜粉悬浮液。经8000r/min离心、去离子水超声清洗反复5次。通过-60℃真空冻干获得高分散性纳米铜粉末。经检测，XRD图谱如图7所示，纳米铜粉纯度仅为91.3%，平均粒径约33nm。
对比例3
取100ml干净烧杯，加入去离子水30ml，加阿拉伯树胶2g，放入预热到75℃磁力搅拌水浴锅中以600r/min搅拌15min获得溶剂。向溶剂中加入五水硫酸铜10g溶解后，同时加入葡萄糖10g和抗坏血酸10g搅拌15min。再向溶液中少量多次加入氢氧化钠调节pH值为7，恒温反应24h获得纳米铜粉悬浮液。经8000r/min离心、去离子水超声清洗反复5次。通过-60℃真空冻干获得高分散性纳米铜粉。经检测，XRD图谱如图8所示，纳米铜粉纯度仅为83.4%，平均粒径约28nm。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
Claims (10)
1.一种纳米铜粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S11. 将阿拉伯树胶溶于去离子水中，恒温70-80℃下磁力搅拌均匀得到溶剂；阿拉伯树胶和去离子水的质量比为1: 15-20；
S12. 向步骤S11所得溶剂中依次加入五水硫酸铜和葡萄糖，恒温70-80℃下磁力搅拌均匀；五水硫酸铜和去离子水的质量比为1:3-4；五水硫酸铜和葡萄糖质量比为1:1-2；
S13. 向步骤S12所得溶液中少量多次加入氢氧化钠调节溶液pH值在6-8，恒温70-80℃下磁力搅拌反应，得到还原悬浮溶液；
S14. 向步骤S13所得悬浮溶液中加入抗坏血酸，五水硫酸铜与抗坏血酸质量比为1:1-2；再少量多次加入氢氧化钠，调节溶液pH值在6-8，恒温70-80℃磁力搅拌反应得到纳米铜粉悬浮液，离心、去离子水超声清洗、冻干后得到球形纳米铜粉。
2.根据权利要求1所述的一种纳米铜粉的制备方法，其特征在于，步骤S11中恒温磁力搅拌的速度为450-600r/min，搅拌时间为15-30min。
3.根据权利要求2所述的一种纳米铜粉的制备方法，其特征在于，步骤S12中恒温磁力搅拌时间为15-30min。
4.根据权利要求3所述的一种纳米铜粉的制备方法，其特征在于，步骤S13中恒温磁力搅拌反应时间为1-2h。
5.根据权利要求4所述的一种纳米铜粉的制备方法，其特征在于，步骤S14中恒温磁力搅拌反应时间为0.5-2h。
6.一种由权利要求1-5任一项所述的纳米铜粉的制备方法制备的球形纳米铜粉。
7.一种由权利要求6所述纳米铜粉的银-铜核壳结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S21.将球形纳米铜粉分散于去离子水中，依次加入硫酸铵、氨水，去氧化后加入酒石酸钾钠，室温磁力搅拌反应后得到纳米铜粉悬浮液；纳米铜粉与去离子水的质量比为1:20-50；硫酸铵与纳米铜粉的质量比为1:3-5；氨水与纳米铜粉的质量比为1:2-3；酒石酸钾钠与纳米铜粉的质量比为1:3-5；
S22.将硝酸银溶于去离子水中，滴加氨水直至溶液透明得到银氨溶液；硝酸银与去离子水的质量比为1:20-30，硝酸银与氨水的质量比为1:1.5-2；
S23. 将步骤S22制备的银氨溶液滴加至步骤S21制备的纳米铜粉悬浮液中，室温磁力搅拌反应，经离心、洗涤、真空冻干后获得银包纳米铜粉末。
8.根据权利要求7所述的一种纳米铜粉的银-铜核壳结构的制备方法，其特征在于，步骤S23中银氨溶液以2-3ml/min的滴加速度滴入S21中的纳米铜粉悬浮液中，磁力搅拌时间为1-1.5h。
9.根据权利要求7或8所述的一种纳米铜粉的银-铜核壳结构的制备方法，其特征在于，步骤S23中的离心速度为6000-9000r/min；洗涤采用去离子水超声清洗，反复3-5次；真空冻干温度为-60~-40℃。
10.一种由权利7-9任一项纳米铜粉的银-铜核壳结构的制备方法制备得到的银包纳米铜粉末。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311267893.1A CN117259779A (zh) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | 一种纳米铜粉及其银-铜核壳结构的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311267893.1A CN117259779A (zh) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | 一种纳米铜粉及其银-铜核壳结构的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117259779A true CN117259779A (zh) | 2023-12-22 |
Family
ID=89205826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311267893.1A Pending CN117259779A (zh) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | 一种纳米铜粉及其银-铜核壳结构的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117259779A (zh) |
-
2023
- 2023-09-27 CN CN202311267893.1A patent/CN117259779A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110355380B (zh) | 一种六方片状微米晶银粉的制备方法 | |
| CN103100722B (zh) | 一种高振实单分散银粉的制备方法 | |
| CN107413354B (zh) | 一种负载银的氧化铜纳米复合材料的制备方法 | |
| CN111992736A (zh) | 一种银纳米颗粒的制备方法 | |
| CN112276108B (zh) | 一种空间限域法制备银粉的方法 | |
| CN110170650B (zh) | 一种制备高致密性且包覆完全的银包铜粉的方法 | |
| CN109663932B (zh) | 一种片状银粉的制备方法 | |
| CN108580920A (zh) | 一种片状银粉的制备方法 | |
| CN102764898A (zh) | 一种电子浆料用超细铜粉的制备方法 | |
| CN112296351A (zh) | 一种高振实密度超细银粉的制备方法 | |
| CN111318688A (zh) | 一种铝基导电粉体的制备方法及应用 | |
| CN104625082A (zh) | 一种纳米级镍粉的制备方法 | |
| CN109822106A (zh) | 一种片状银粉的制备方法及其应用 | |
| CN111590086A (zh) | 表面光滑超薄片状银粉及其制备方法 | |
| CN117259779A (zh) | 一种纳米铜粉及其银-铜核壳结构的制备方法 | |
| CN112453420A (zh) | 一种高性能银粉的制备方法及其应用 | |
| CN111659901A (zh) | 一种亚微米级银粉的制备方法 | |
| CN116329567A (zh) | 一种两步法制备高分散微晶银粉的方法及微通道反应设备 | |
| CN114105107B (zh) | 具有不同形貌的高度单分散MoSe2纳米材料的制备方法 | |
| CN112846213B (zh) | 一种低氧含量高分散纳米球形钴粉的制备方法 | |
| CN111599507A (zh) | 基于光滑超薄片状银粉的导电银浆及其制备方法 | |
| CN114160803A (zh) | 一种高分散性球状金粉的高效制备方法 | |
| CN113500202A (zh) | 一种高纯度六边形Cu纳米晶的制备方法 | |
| CN112475310A (zh) | 窄粒度分布银粉的制备方法 | |
| CN108311710B (zh) | 一种单分散抗氧化纳米级镍粉的制备方法 |
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 |