专利名称：电化学辅助制备特殊形态银粉的方法
技术领域：
本发明涉及一种电化学还原方法辅助制备特殊形态纳米银粉体的方法。
背景技术：
近年来，贵金属颗粒的纳米结构由于其优越的化学、电子、磁性、光学、热学和催化性能越来越受到人们的重视。纳米银粉作为一种功能材料在电子工业中应用较多，主要用于制造含银的导电浆料，以及某些电子器件和高档碱性锌银蓄电池的电极。在当今迅速发展的微电子工业中，对高纯纳米银粉的市场需求也在不断大幅增加。同时纳米银粒子也是极佳的生物材料和环境材料，具有对人体无毒害，高效杀菌灭菌的特点；纳米银粉在催化、 传热、医疗等许多方面都有所应用。众所周知，催化活性和选择性都取决于金属纳米颗粒的尺寸和形状。因此，形状和尺寸控制良好对于合成银的应用是至关重要的。传统制造银粉的方法一般有氧化银热分解法、有机银热分解法、还原剂还原法、 电解阴极沉积法等。在王璐等人的工作中(公开号CN1227148)，以银锭为原料，用硝酸溶液，制成高纯硝酸银溶液，与分散剂混合加入氨水制成银氨络离子溶液，与还原剂溶液通过特质喷头混合，同时用高能搅拌器搅拌，制成高分散性球形超微银粉。化学方法制备纳米银粉的工艺环节较复杂，周期较长，过程难度大，并且银粉形态难以控制。物理方法制备纳米银粒子如真空蒸发、高能束轰击蒸发等，银粉的产率较低。在廖学红等人的工作中(黄冈师范学院学报，2001，21，5)，采用钼丝-钼片电极体系，以钼片电极为工作电极，在氮气保护下，以IOmA电流电解25min得到纳米银粉。与目前存在的电化学制备纳米银粉的方法比较， 本发明的方法可选择的电极多种多样，所需电流极其微弱，无需添加其他化学试剂，并且最终产物形态可控。
发明内容
本发明的目的是为了生产形状规则性能稳定的特殊形态纳米银粉，提供一种电化学辅助还原、可控形、简单易操作的特殊形态纳米银粉体制备方法，以克服现有技术存在的不足。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案一种电化学辅助制备特殊形态纳米银粉的方法，包括步骤以含碳电极或金属电极作为工作电极和对电极；将工作电极与对电极超声洗净后，浸入用超纯去离子水配置的含银离子的溶液或溶胶中；以工作电极为阴极，以对电极为阳极，避光通以恒定电流进行电化学反应；反应完成后，分离产物并干燥后制得特殊形态纳米银粉。所述超纯去离子水是指既将水中的导电介质几乎完全去除，又将水中不离解的胶体物质、气体及有机物均去除至很低程度的水。其电阻率大于18ΜΩ. cm。较佳的，所述含碳电极选自各种形态的石墨电极、玻璃碳电极、活性炭电极和竹炭电极；所述金属电极选自各种形态的钼电极、金电极。较佳的，所述的含银离子的溶液或溶胶为各种银盐的水溶液或水溶胶，例如硝酸
3银、磷酸银、硫酸银或氯化银的水溶液或水溶胶。所述含银离子的水溶液或水溶胶中仅含有水和银盐，不含有其他化学试剂。较佳的，所述的含银离子的溶液或溶胶中银离子浓度为IOOppm IOOOOppm(重量百分含量)，优选为500ppm lOOOOppm。较佳的，所述的恒定电流为直流电，大小为0.01mA 0. 1A，优选为0. ImA 0. IA0较佳的，所述的电化学反应温度为5 50°C，优选为10 50°C ；反应时间为0. 5 12h，优选为1 4h。较佳的，所述分离产物的过程为将工作电极置于有机溶剂中超声振荡，即获得纳米银粉的分散液，烘干后即得到纳米银粉。优选的，所述有机溶剂为无水乙醇。采用上述方法通过控制电极种类、电流大小及电解液种类，可制备得到均勻的、不同形态的纳米银粉，包括树枝状纳米银粉体、片状纳米银粉体、堆叠层片状纳米银粉体、纤维状纳米银粉体、立方体笼状纳米银粉体、四面体立方笼状纳米银粉体。本发明选用含碳/金属电极，以含银离子溶液/溶胶为电解液，通以适当电流，通过调节电极材料、电流大小、电解液成分可制备得到不同形态的纳米银粉。与现有技术相比具有如下特点1、仅使用电化学方法即可制备得到特殊形态纳米银粉，无需添加其他化学试剂，
无毒无害、绿色环保。2、制造工艺简单，成本低、效益高，具有广阔的市场前景。3、通过使用不同电极材料、改变电解液成分、控制电流大小，即可控制纳米银粉的形态，与传统化学还原方法相比更为简易、产物稳定、控形效果更好。4、产品多元、形态规则、粉体均勻，可广泛应用于电子工业、生物传感器、导电涂料、医疗卫生等领域。
图1为本发明产品生产装置图。图中1为恒电流仪，2为对电极，3为工作电极，4为导线，5为含银离子溶液/溶胶。图2为实施成品树枝状纳米银粉体的扫描电子显微镜(SEM)图片。图3为实施例2成品片状纳米银粉体的扫描电子显微镜(SEM)图片。图4为实施成品堆叠层片状纳米银粉体的扫描电子显微镜(SEM)图片。图5为实施例1成品纤维状纳米银粉体的扫描电子显微镜(SEM)图片。图6为实施例3成品立方体笼状纳米银粉体的扫描电子显微镜(SEM)图片。图7为实施成品四面体立方笼状纳米银粉体的扫描电子显微镜(SEM)图片。图8为实施成品的X粉末衍射(XRD)光谱图。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例1
选用竹炭为阴极，玻璃碳为阳极，500ppm硫酸银溶液为电解液，用导线将电极与恒电流仪相连，在10°C下，通以3mA的直流电流，池后停止通电，将工作电极置于无水乙醇中超声振荡，即获得纤维状纳米银粉的乙醇分散液，烘干即得到纤维状纳米银粉。实施例2 选用石墨为阴极，钼丝为阳极，IOOOppm硝酸银溶液为电解液，用导线将电极与恒电流仪相连，在20°C下，通以0. IA的直流电流，4h后停止通电，将工作电极置于无水乙醇中超声振荡，即获得片状纳米银粉的乙醇分散液，烘干即得到片状纳米银粉。实施例3 选用钼网为阴极，金丝为阳极，IOOOOppm氯化银溶胶为电解液，用导线将电极与恒电流仪相连，在50°C下，通以0. ImA的直流电流，Ih后停止通电，将工作电极置于无水乙醇中超声振荡，即获得立方体笼状纳米银粉的乙醇分散液，烘干即得到立方体笼状纳米银粉。
权利要求
1.一种电化学辅助制备纳米银粉的方法，包括步骤以含碳电极或金属电极作为工作电极和对电极；将工作电极与对电极超声洗净后，浸入用超纯去离子水配置的含银离子的溶液或溶胶中；以工作电极为阴极，以对电极为阳极，避光通以恒定电流进行电化学反应； 反应完成后，分离产物并干燥后得到纳米银粉。
2.如权利要求1所述的电化学辅助制备纳米银粉的方法，其特征在于，所述含碳电极选自石墨电极、玻璃碳电极、活性炭电极和竹炭电极；所述金属电极选自钼电极和金电极。
3.如权利要求1所述的电化学辅助制备纳米银粉的方法，其特征在于，所述的含银离子的溶液或溶胶为各种银盐的水溶液或水溶胶。
4.如权利要求3所述的电化学辅助制备纳米银粉的方法，其特征在于，所述银盐选自硝酸银、磷酸银、硫酸银和氯化银。
5.如权利要求1所述的电化学辅助制备纳米银粉的方法，其特征在于，所述的含银离子的溶液或溶胶中银离子浓度为IOOppm lOOOOppm。
6.如权利要求1所述的电化学辅助制备纳米银粉的方法，其特征在于，所述的恒定电流为直流电，大小为0.01mA 0. IA0
7.如权利要求1所述的电化学辅助制备纳米银粉的方法，其特征在于，所述的电化学反应温度为5 50°C，反应时间为0. 5 12h。
8.如权利要求1所述的电化学辅助制备纳米银粉的方法，其特征在于，所述分离产物的过程为将工作电极置于有机溶剂中超声振荡，即获得纳米银粉的分散液，烘干后即得到纳米银粉。
9.如权利要求1-8任一所述的电化学辅助制备纳米银粉的方法，其特征在于，所述纳米银粉的形态为树枝状纳米银粉体、片状纳米银粉体、堆叠层片状纳米银粉体、纤维状纳米银粉体、立方体笼状纳米银粉体或四面体立方笼状纳米银粉体。
全文摘要
本发明提供了一种电化学辅助制备特殊形态纳米银粉的方法，以含碳电极或金属电极作为工作电极和对电极；将工作电极与对电极超声洗净后，浸入用超纯去离子水配置的含银离子的溶液或溶胶中；以工作电极为阴极，以对电极为阳极，避光通以恒定电流进行电化学反应；反应完成后，分离产物并干燥后得到纳米银粉。通过控制电极种类、电流大小、电解液种类可制备得到树枝状纳米银粉体、片状纳米银粉体、堆叠层片状纳米银粉体、纤维状纳米银粉体、立方体笼状纳米银粉体、四面体立方笼状纳米银粉体。本发明无需添加其他化学试剂即可实现纳米银粒子的控形和连续制备，工艺简单、产物应用广泛、粉体产率高、绿色环保，具有工业化生产的可行性。
文档编号B82Y40/00GK102418118SQ201110363920
公开日2012年4月18日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者张荻, 王菲, 甘琦, 赖奕坚, 赵斌元 申请人:上海交通大学, 上海驿度数码科技有限公司