光诱导制备银包铜粉的方法
【专利摘要】本发明提供了光诱导制备银包铜粉的方法，包括银纳米前驱体制备，酸洗，光诱导，洗涤，过滤干燥步骤，本发明采用光诱导法制备银包铜粉，将化学法和光诱导法有机结合，用以制备的微／纳银包铜粉，银层完全包覆覆盖铜粉，银层连续、致密、完整，具有良好的导电性，强的抗氧化性，可代替银粉用于制备空气气氛烧结的导体浆料，包覆银的形貌容易控制，工艺和设备简单、无污染，设备投资小的优势，提升了银包铜粉的质量，扩大了银包铜粉的应用领域，为进一步探索与开发更多有效的制备核－壳型复合粉体材料的方法和工艺开辟了一条新途径，同时本发明的方法应用在电子浆料、催化剂、电极等领域中，可以节约贵金属，降低生产成本，提高产品质量。
【专利说明】光诱导制备银包铜粉的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电子材料、功能材料和粉体材料科学领域，具体涉及一种光诱导制备银包铜粉的方法。
【背景技术】
[0002]电子浆料用银包铜粉，银层必须是高致密度、高包覆率，才能保证银包铜粉的抗氧化性和高导电性，国内外制备银包铜粉的方法主要是采用化学镀法，包括置换法和化学还原法，但化学镀法无法实现银包铜粉的高致密度、高包覆率，因中、高温空气烧结型导体浆料需要高致密度、高包覆率的银包铜粉，故现有银包铜粉的技术瓶颈在很大程度上限制了银包铜粉用于中、高温空气烧结型导体浆料的应用。 申请人:的发明专利ZL201110056802.0 “一种强抗迁移片状银包铜粉的制备方法”制备的银包铜粉，其特征在于银镀层是网状结构并露铜底，主要用于制备聚合物导体浆料，具有超强抗银迁移能力，但该方法制备的银包铜粉及目前已知技术生产的银包铜粉都不能用于中、高温空气烧结型导体浆料，且现有公开文献中也无相关报道。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种利用光诱导技术制备银包铜粉的方法，该方法能够在铜粉表面包覆上一层连续、完整、致密的银纳米层，制备得到具有包覆完全、致密、无污染等优点的银包铜粉，代替银粉作为烧结型导体浆料的导电相。
[0004]本发明方法通过下列技术方案实现。
[0005]光诱导制备银包铜粉的方法，包括下述步骤:
[0006]I)银纳米前驱体制备:配制浓度为0.0Olmol/L?lmol/L硝酸银溶液，并边搅拌边向溶液中加入PH调节剂，至生成的沉淀刚好溶解后，再过量两滴得溶液A ;配制还原剂和分散剂混合溶液，将浓度为0.001mol/L?lmol/L的还原剂与浓度为0.001mol/L?0.5mol/L的分散剂溶液混合得溶液B，并保持在搅拌状态下，加热溶液A，保持溶液A温度为30°C?80°C，将溶液B滴加入溶液A中，还原得到银纳米前驱体。
[0007]2)酸洗:取适量铜粉，用质量浓度为5%?10%的稀硫酸浸洗I?3分钟至除去铜粉表面的氧化物，再用去离子水洗涤至中性；
[0008]3)光诱导:在光诱导反应器中，将洗涤至中性的铜粉放入银纳米前驱体中，打开光诱导反应器光源照射，光照时间为2h?80h ;在铜粉表面包覆上一层连续、完整、致密的银纳米层，制备得到的银包铜粉；
[0009]4)洗涤:将步骤3)制备得到的银包铜粉用去离子水洗涤银包铜粉3?10次，直到洗涤后得到的去离子水为中性无色；
[0010]5)过滤干燥:将银包铜粉过滤并在30°C?60°C温度下烘干即可。
[0011]上述技术方案中，所述银纳米前驱体为I?100nm。
[0012]上述技术方案中，所述银纳米层完全包覆铜粉，银层连续、致密、完整，抗氧化。[0013]上述技术方案中，所述pH调节剂为的氨水、EDTA、双氧水、十二烷基璜酸钠、柠檬酸中一种或几种。
[0014]上述技术方案中，所述pH调节剂为浓度是0.1?1.5g/L。
[0015]上述技术方案中，所述还原剂浓度为甲醛、水合肼、葡萄糖、次亚磷酸钠、抗坏血酸、硼氢化物、柠檬酸纳中一种或几种。
[0016]上述技术方案中，所述还原剂浓度为0.001mol/L?lmol/L。
[0017]上述技术方案中，所述分散剂浓度为0.001mol/L?0.5mol/L的聚乙二醇、聚乙烯批咯烧酮(Polyvinylpyrrolidone,简写PVP)、硬脂酸中一种或几种。
[0018]上述技术方案中，所述分散剂浓度为0.001mol/L?0.5mol/L。
[0019]上述技术方案中，所述光源为功率为20w?300w的高压汞灯、荧光灯、钠灯、氙灯、卤钨灯中一种。
[0020]本发明具有下列优点和效果:本发明采用光诱导法制备银包铜粉，将化学法和光诱导法有机结合，用以制备微/纳银包铜粉，具有工艺过程简单，操作方便，设备投资小的优势，提升了银包铜粉的质量，扩大了银包铜粉的应用领域，为核壳型粉体的制备提供了一种新方法，为进一步探索与开发更多有效的制备核一壳型复合粉体材料的方法和工艺开辟了一条新途径，同时本发明的方法应用在电子浆料、催化剂、电极等领域中，可以节约贵金属，降低生产成本，提高产品质量。
[0021]本发明制备取得的银包铜粉与现有公知技术生产的银包铜粉相比较，银层完全包覆覆盖铜粉，银层连续、致密、完整，具有良好的导电性，具有强的抗氧化性，可代替银粉用于制备空气气氛烧结的导体浆料，包覆银的形貌容易控制，工艺和设备简单、无污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是实施例2制备的银纳米前驱体中银纳米的形貌和粒度。
[0023]图2是实施例2制备银包铜粉截面SEM照片
[0024]图3是实施例2制备银包铜粉截面SEM照片
[0025]图4为实施例2银包铜粉的银铜界进行了元素线扫描测试的测试位置。
[0026]图5为实施例2银包铜粉的银铜界进行了元素线扫描测试的测试结果。
[0027]图6为不同光照时间纳米银对应的UV-vis光谱。
【具体实施方式】
[0028]下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]实施例1
[0030]1.银纳米前驱体制备:
[0031](I)配制浓度为0.001mol/L硝酸银溶液，并边搅拌边向溶液中加入浓度为0.lg/L的氨水至生成的沉淀刚好溶解后，再过量两滴得溶液A ；
[0032](2)配制还原剂和分散剂混合溶液，还原剂为浓度0.003mol/L的抗坏血酸；分散剂为浓度0.001mol/L的聚乙二醇；将分别配制好的还原剂和分散剂溶液混合，得溶液B ；[0033](3)在搅拌状态下，加热溶液A，温度为30°C，将溶液B滴加入溶液A中，还原得到纳米银前驱体。
[0034]2.酸洗:取铜粉10克，用质量浓度为5%的稀硫酸浸洗I分钟至除去铜粉表面的氧化物，再用去离子水洗涤至中性；
[0035]3.光诱导:在光诱导反应器中，将洗涤至中性的铜粉放入银纳米前驱体中，打开光诱导反应器光源照射，采用IOOw的高压汞灯为光源，光照时间为5h，在铜粉表面包覆上一层连续、完整、致密的银纳米镀层制备得到的银包铜；
[0036]4.洗涤:反应结束后，取出银包铜粉，将步骤3)制备得到的银包铜粉用去离子水洗涤银包铜粉5次，直到洗涤后得到的去离子水为中性无色；
[0037]5.过滤干燥:采用过滤方法将银包铜粉过滤，在50°C下烘干。
[0038]实施例2
[0039]1.银纳米前驱体制备:
[0040](I)配制浓度为0.lmol/L硝酸银溶液，并边搅拌边向溶液中加入浓度为lg/L的柠檬酸至生成的沉淀刚好溶解后，再过量两滴得溶液A ；
[0041](2)配制还原剂和分散剂混合溶液，还原剂为浓度0.05mol/L的硼氢化钾(KBH4);分散剂为浓度0.25mol/L的聚乙烯吡咯烷酮；将分别配制好的还原剂和分散剂溶液混合，得溶液B ；
[0042](3)在搅拌状态下，加热溶液A，温度为50°C，将溶液B滴加入溶液A中，还原得到银纳米前驱体。
[0043]2.酸洗:取铜粉50克，用质量浓度为5%的稀硫酸浸洗I分钟至除去铜粉表面的氧化物，再用去离子水洗涤至中性；
[0044]3.光诱导:在光诱导反应器中，将洗涤至中性的铜粉放入银纳米前驱体中，打开光诱导反应器光源照射，采用250w的卤钨灯为光源，光照时间为15h，在铜粉表面包覆上一层连续、完整、致密的银纳米镀层制备得到的银包铜；
[0045]4.洗涤:将步骤3)制备得到的银包铜粉用去离子水洗涤银包铜粉8次，直到洗涤后得到的去离子水为中性无色；
[0046]5.过滤干燥:采用过滤方法将银包铜粉过滤，在60°C下烘干。
[0047]实施例3
[0048]1.银纳米前驱体制备:
[0049](I)配制浓度为0.lmol/L硝酸银溶液，并边搅拌边向溶液中加入浓度为lg/L的柠檬酸至生成的沉淀刚好溶解后，再过量两滴得溶液A ；
[0050](2)配制还原剂和分散剂混合溶液，还原剂为浓度0.lmol/L的次亚磷酸钠；分散剂为浓度0.5mol/L的硬脂酸；将分别配制好的还原剂和分散剂溶液混合，得溶液B ；
[0051](3)在搅拌状态下，加热溶液A，温度为80°C，将溶液B滴加入溶液A中，还原得到银纳米前驱体。
[0052]2.酸洗:取铜粉500克，用质量浓度为10%的稀硫酸浸洗I分钟至除去铜粉表面的氧化物，再用去离子水洗涤至中性；将洗涤至中性的铜粉放入银纳米前驱体中。
[0053]3.光诱导:在光诱导反应器中，将洗涤至中性的铜粉放入银纳米前驱体中，打开光诱导反应器光源照射，米用300w的突光灯为光源，光照总时间为50h ；[0054]4.洗涤:反应结束后，取出银包铜粉，将步骤3)制备得到的银包铜粉用去离子水洗涤银包铜粉10次，直到洗涤后得到的去离子水为中性无色；
[0055]5.过滤干燥:采用过滤方法将银包铜粉过滤，在60°C下烘干。
[0056]本发明的实施例的技术方案中，溶液A、溶液B的浓度影响前驱体中银纳米粒度，溶液浓度低，银纳米粒度小；
[0057]表1是不同PVP / AgNO3摩尔比对银粒子粒径大小的影响。实验结果如表1所示。
[0058]表1PVP / AgNO3摩尔比对银粒子粒径大小的影响
[0059]
【权利要求】
1.光诱导制备银包铜粉的方法，其特征在于:包括下述步骤: 1)银纳米前驱体制备:配制浓度为0.0Olmol/L?lmol/L硝酸银溶液，并边搅拌边向溶液中加入PH调节剂，至生成的沉淀刚好溶解后，再过量两滴得溶液A ;配制还原剂和分散剂混合溶液，将浓度为0.001mol/L?lmol/L的还原剂与浓度为0.001mol/L?0.5mol/L的分散剂溶液混合得溶液B，并保持在搅拌状态下，加热溶液A，保持溶液A温度为30°C?80°C，将溶液B滴加入溶液A中，还原得到银纳米前驱体； 2)酸洗:取适量铜粉，用质量浓度为5%?10%的稀硫酸浸洗I?3分钟至除去铜粉表面的氧化物，再用去离子水洗涤至中性； 3)光诱导:在光诱导反应器中，将洗涤至中性的铜粉放入银纳米前驱体中，打开光诱导反应器光源照射，光照时间为2h?80h ;在铜粉表面包覆上一层连续、完整、致密的银纳米层，制备得到的银包铜粉； 4)洗涤:将步骤3)制备得到的银包铜粉用去离子水洗涤银包铜粉3?10次，直到洗涤后得到的去离子水为中性无色； 5)过滤干燥:将银包铜粉过滤并在30°C?60°C温度下烘干即可。
2.根据权利要求1所述的光诱导制备银包铜粉的方法，其特征在于:所述银纳米前驱体为I?lOOnm。
3.根据权利要求1所述的光诱导制备银包铜粉的方法，其特征在于:所述银纳米层完全包覆铜粉，银层连续、致密、完整，抗氧化。
4.根据权利要求1所述的光诱导制备银包铜粉的方法，其特征在于:所述pH调节剂为的氨水、EDTA、双氧水、十二烷基璜酸钠、柠檬酸中一种或几种。
5.根据权利要求4所述的光诱导制备银包铜粉的方法，其特征在于:所述pH调节剂为浓度是0.1?1.5g/L。
6.根据权利要求1所述的光诱导制备银包铜粉的方法，其特征在于:所述还原剂浓度为甲醛、水合肼、葡萄糖、次亚磷酸钠、抗坏血酸、硼氢化物、柠檬酸纳中一种或几种。
7.根据权利要求6所述的光诱导制备银包铜粉的方法，其特征在于:所述还原剂浓度为 0.001mol/L ?lmol/L。
8.根据权利要求1所述的光诱导制备银包铜粉的方法，其特征在于:所述分散剂浓度为0.001mol/L?0.5mol/L的聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、硬脂酸中一种或几种。
9.根据权利要求8所述的光诱导制备银包铜粉的方法，其特征在于:所述分散剂浓度为 0.001mol/L ?0.5mol/L。
10.根据权利要求1所述的光诱导制备银包铜粉的方法，其特征在于:所述光源为功率为20w?300W的高压汞灯、荧光灯、钠灯、氙灯、卤钨灯中一种。
【文档编号】B22F1/02GK103785828SQ201410064267
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日
【发明者】朱晓云 申请人:朱晓云