专利名称：一种液相法制备纳米银粉的固液分离方法
技术领域：
本发明涉及一种用于液相法制备纳米粉体材料的固液分离技术，特别是液相法制备纳米银粉的固液分离方法，属于纳米科技领域。
背景技术：
纳米粉体通常是指颗粒粒度在1～100nm、介于微观粒子和宏观物体之间的微小固体颗粒。液相法是以水、乙醇或其它有机试剂为分散相来制备纳米粉体的一种方法。由于纳米粒子的粒度非常小，其在液相中容易与分散相形成较为稳定的胶体，而且，随着纳米粒子粒度的减小，形成的胶体趋于稳定。
传统的固液分离粉体的方法主要有重力沉降法、过滤法等。由于纳米粉体形成的胶体非常稳定，在重力场中纳米粒子几乎不能沉降，因此传统的重力沉降法无法固液分离纳米粉体。纳米粒子的粒径小于50nm以后，用普通的滤纸过滤分离时常常出现穿滤现象，无法形成滤饼，使得传统的过滤方法也无法固液分离纳米粒子。
液相法是制备纳米银粉的最为常用的方法。液相法制备纳米银粉主要分两步，第一步是在液相中制备纳米银溶胶，第二步是从银溶胶中分离制备纯的纳米银干粉。液相法制备的纳米银溶胶粒径小、胶体稳定性好。但是，从液相中分离出固体的纳米银粉是液相法制备纳米银粉的突出难题。顾大明等(次磷酸盐液相还原法快速制备纳米银粉，《精细化工》，2002，19(11))，廖学红等(纳米银的电化学合成，《高等学校化学学报》，2000，(12))都是采用高速沉降式离心进行分离(离心转速大于6000r/min)。但这种高速离心的固液分离方法能耗大，分离后的银粉会牢牢地粘在离心试管底部，不易取出，银粉的损失量较大，产率低，而且该法对设备要求高，不适合工业化大规模生产纳米银粉。
发明内容
本发明的目的是设计一种简单易行的纳米银粉的固液分离方法，解决液相法制备纳米粒子时出现的分离难的问题，为纳米银粉的大批量、规模化生产提供可行性。
本发明液相法制备纳米银粉的固液分离是通过一下过程实现的1.纳米银溶胶的制备以次磷酸钠为还原剂，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为高分子保护剂，硝酸银为原料，采用液相化学还原法制备纳米银溶胶。
2.调节剂的配制1)调节剂的浓度为0.5～10％(质量分数)；2)调节剂可以是一下试剂中的一种或两种氢氧化钠、氨水、聚乙烯胺、三乙胺、乙二胺、聚丙烯酰胺、二甲基乙醇胺、聚合氯化铝、聚合硫酸铁。
3.在超声场中高速搅拌纳米银溶胶，同时向其中加入调节剂，至pH为1～5。
4.静置数小时后分离1)分离时可采取两种方法重力沉降后倾倒上层清夜法、抽真空过滤法；2)抽真空过滤时滤纸为定量慢速滤纸，过滤前用同样浓度的调节剂浸润。
5.钝化、洗涤、干燥，得灰黑色纳米银干粉。
本发明具有操作简单、能耗低、经济高效等优点。采用本发明方法所得的纳米银粉，在固液分离前后银粒子的长大程度较小，银粒子成球状，粒径分布窄，银粉纯度高，在水、乙醇中有良好的分散性。
附图1为本发明所有实施例制备的纳米银粉的XRD谱图附图2为本发明实施例1制备的纳米银粉的TEM，放大倍数100K附图3为本发明实施例2制备的纳米银粉的TEM，放大倍数100K附图4为本发明实施例3制备的纳米银粉的TEM，放大倍数100K附图5为本发明实施例4制备的纳米银粉的TEM，放大倍数200K附图6为本发明实施例5制备的纳米银粉的TEM，放大倍数100K具体实施方式
实施例1配制硝酸银溶液称取100g硝酸银，用200mL去离子水溶解；还原液的配制次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)40g，PVP 150g，1.0mol/L的H2SO420mL，去离子水1200mL；将还原液置于有搅拌的3000mL的三颈瓶中，40℃水浴加热；在转速为300r/min下以1～2mL/min的速度滴加硝酸银溶液，滴加完成后，继续搅拌60分钟；制得银溶胶。将制得的银溶胶连同三颈瓶一起置于超声波容器中，300W下超声，同时以1000r/min转速下一边搅拌，一边滴加质量分数为5％的氨水溶液，至溶胶pH为2；静置15min，用5层慢速定量滤纸抽滤，滤纸用质量分数为5％的氨水浸润；钝化、洗涤，于50℃下真空干燥。所得银粉分别进行了XRD和TEM检测，如附图1、2所示，该产品颗粒呈球状，分散性好，平均粒径10nm，纯度高。
实施例2如实例1制备纳米银溶胶。将制备的纳米银溶胶于超声场中1000r/min高速搅拌，向其中滴加质量分数为0.5％的聚丙烯酰胺溶液，至pH约为1.5；静置8h，待银溶胶分层后，倾倒掉上层清液；钝化、洗涤后，50℃下真空干燥。所得银粉经XRD和TEM检测，如附图1、3所示，银粉纯度高，平均粒径约为10～20nm。
实施例3如实例1制备纳米银溶胶。将制得的银溶胶连同三颈瓶一起置于超声波容器中，300W下超声，同时以1000r/min转速下一边搅拌，一边滴加质量分数为10％的乙二胺溶液，至溶胶pH为3；静置30min，用5层慢速定量滤纸抽滤，滤纸用质量分数为10％的乙二胺浸润；钝化、洗涤，于50℃下真空干燥。所得银粉分别进行了XRD和TEM检测，如附图1、4所示，该产品颗粒呈球状，平均粒径30nm，纯度高。
实施例4如实例1制备纳米银溶胶。将质量分数为0.5％的聚丙烯酰胺与浓度为1.0mol/L的乙二胺等体积混合配成调节剂溶液；在低速搅拌的条件下，将配制的调节剂溶液缓缓倒入纳米银溶胶中，至pH为2；静置数小时，待溶胶分层后，倾倒掉上层清液；用去离子水洗涤5次，经钝化后，再用去离子水、无水乙醇、丙酮各洗涤一次；50℃下真空干燥。所得银粉分别进行了XRD和TEM检测，如附图1、5所示，该产品颗粒呈球状，平均粒径20nm，纯度高。
实施例5如实例1制备纳米银溶胶。将质量分数为0.5％的聚丙烯酰胺与浓度为1.0mol/L的乙二胺等体积混合配成调节剂溶液；在低速搅拌的条件下，将配制的调节剂溶液缓缓倒入纳米银溶胶中，至pH为2；静置15min后，用3层慢速定量滤纸抽滤，滤纸用1.0mol/L的乙二胺浸润；钝化、洗涤，于50℃下真空干燥。所得银粉分别进行了XRD和TEM检测，如附图1、6所示，该产品颗粒呈球状，分散性好，平均粒径10nm，纯度高。
权利要求
1.一种液相法制备纳米银粉的固液分离方法，此方法包括如下连续的步骤首先，以次磷酸钠为还原剂，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为高分子保护剂，硝酸银为原料，采用液相化学还原法制备纳米银溶胶；然后，在超声场中高速搅拌纳米银溶胶，同时滴加调节剂；静置数小时后分离；钝化，洗涤，50℃真空干燥。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于调节剂可以是一下试剂中的一种或两种氢氧化钠、氨水、聚乙烯胺、三乙胺、乙二胺、聚丙烯酰胺、二甲基乙醇胺、聚合氯化铝、聚合硫酸铁。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于调节剂的浓度为0.5～10％(质量分数)。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于pH调节范围为1～5。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于分离时可采取两种方法重力沉降后倾倒上层清夜法、抽真空过滤法。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于抽真空过滤时滤纸为定量慢速滤纸，过滤前用同样浓度的调节剂浸润。
全文摘要
本发明为一种液相还原法制备纳米银粉时所涉及的固液分离方法。主要解决液相法制备纳米银粒子时出现的固液分离困难的问题，其过程为以次磷酸钠液相还原法制备纳米银溶胶，在超声场中向银溶胶中加入调节剂，静置数小时后，便可用传统的重力沉降法或抽真空过滤法来分离得到纳米银粉。采用本发明方法所得的纳米银粉，在固液分离前后银粒子的长大程度较小，粒径分布窄，银粉纯度高，在水、乙醇中有良好的分散性。
文档编号B01D37/00GK1817524SQ200610020119
公开日2006年8月16日 申请日期2006年1月9日 优先权日2006年1月9日
发明者刘恒, 孙红刚, 尹光福 申请人:四川大学