一種微米級電子漿料用球形銀粉的製備方法
2023-05-30 13:44:46
專利名稱：一種微米級電子漿料用球形銀粉的製備方法
一種微米級電子漿料用球形銀粉的製備方法技術領域
本發明屬於電子漿料製造技術領域，具體涉及一種微米級電子漿料用球形銀粉的製備方法。
背景技術：
電子信息產業的迅速發展，帶動了電子漿料和超細銀粉行業的發展。電子漿料是一種集冶金、化工、電子技術為一體的高技術電子功能材料，是製作電子元器件必不可少的材料之一，廣泛用於製造厚膜集成電路、多層陶瓷電容器、導電油墨、太陽能電池電極及其他電子元件中。銀因具有最優常溫導電性和導熱性而廣泛應用於電子工業中，電子漿料用銀粉已受到越來越多的關注。
銀漿料的好壞、導電銀漿成膜後的導電率和緻密性等關鍵技術指標都是由超細銀粉的性能決定。銀粉的形狀、粒度等因素將影響銀漿的性能，所以銀粉的製備顯得尤為重要。
現有導電銀漿中的銀粉普遍採用液相化學還原法製備得到，但現有的製備工藝不僅過程相對複雜，製備周期較長，環境汙染較重，而且製得的產品在純度、粒徑、形貌等性能特徵上往往難以滿足後續應用的要求。發明內容
本發明的目的在於提供一種粒徑分布範圍窄、分散性優良、球形度高、表面光潔性好，且工藝過程簡單、製備周期短、製備過程的重現性好、製備環境安全友好的微米級電子漿料用球形銀粉的製備方法。
為達到上述目的，本發明採用的技術方案是
I)分別用蒸餾水配製O. 02 O. 8mol/L的硝酸銀溶液A和O. 02 O. 8mol/L的抗壞血酸溶液C，取硝酸銀質量5 15%的牛血清蛋白溶解在蒸餾水中配製成質量分數為O.5% 2%溶液B ;
2)將A溶液倒入B溶液中，再加入氨水調節初始ph值為8 10，攪拌均勻後再按抗壞血酸硝酸銀=I 1. 5 I的摩爾比快速加入抗壞血酸溶液或抗壞血酸固體粉末，反應十分鐘後，停止攪拌，最後經過超聲波分散後靜置、分離、洗滌後乾燥，即得到 微米球形銀粉。
所述的氨水的質量濃度為25 28%。
所述的超聲分散是採用超聲波處理6 lOmin。
所述的洗滌是依次採用蒸餾水和無水乙醇各洗滌I 3次。
所述的乾燥是在50 60°C下乾燥4 8h。
按本發明的製備方法所製備的球形銀粉的粒徑在O. 2 I μ m，球形度高，粒徑分布範圍窄，特別適合製備太陽能電池電極及導電油墨用銀漿的球形銀粉。
本發明以牛血清蛋白作為生物模板即分散劑，以抗壞血酸為還原劑，反應溫度控制在15°C 30°C。反應溫度對製得的銀粉顆粒大小、表面光潔度、分散性等均有影響。提高反應溫度將使形核和長大的速率都將增大，當還原劑以較快速度加入時，反應過程劇烈不利於得到表面光潔度和均勻性好的銀粉，且溫度升高對蛋白質結構也有重要影響，實驗發現溫度過高時，銀粉球形度和表面光潔性同樣會下降。因此，反應溫度不宜過高或過低， 優選維持在20°C附近。
經過實驗發現，硝酸銀溶液濃度如果過低，銀粉的一次產量過少，不能滿足實際生產需要；硝酸銀濃度如果過大(例如超過lmol/L)，還原反應過程可能過於劇烈，反應不均勻，容易導致製備的銀粉表面形貌不夠光潔和粒徑分布範圍變寬。基於此，上述製備方法的步驟(I)中，所述硝酸銀溶液的濃度優選控制在O. 02 O. 8mol/L。
如果牛血清蛋白的用量過少，則製備得到的銀粉球形度不好，有一定程度的團聚現象，且球形銀粉容易分散不均勻；如果牛血清蛋白的用量的過大，銀粉粒徑則不斷減小， 形貌容易變得不規則，同時，溶液中牛血清蛋白過多，使銀粉的洗滌變得相對困難，也提高了製備成本。基於此，牛血清蛋白的量控制在硝酸銀質量的5% 15%。
同樣經過實驗發現隨著硝酸銀濃度的提高，PH值也得提高才能製得球形度高，分散性好的高質量銀粉，同時也發現還原劑的添加方式對銀粉形貌和粒度的影響，本實驗優先米用快速加入。
同現有技術相比，本發明方法有如下優點或積極效果
I)用牛血清蛋白做生物模板(分散劑)，分散性能好，水溶性好，價格低廉，無毒無汙染，對反應環境溫和，便於清洗過濾。
2)傳統的合成方法一般採用高溫，表面活性劑和有機溶劑等，這並不符合微/納米材料合成方法簡單，過程綠色環保，大規模合成的發展趨勢。本發明採用牛血清蛋白作為生物模板(分散劑)，利用牛血清蛋白結構上的羥基和硫氫基等官能團和化學鍵對一些無機陰陽離子具有較強的親和力來誘導合成球形結構的銀顆粒。
3)銀粉顆粒的大小和均勻度對銀漿的電性能影響明顯，該發明製備的球形銀粉表面光滑、均勻性好、分散性好、光澤度好，雜質含量小，粒徑分布在O. 2 I μ m，可以很好適用在太陽能電池銀漿料中。
圖1為本發明實施例1製備的球形銀粉的SEM照片。
圖2為本發明實施例3製備的球形銀粉的SEM照片。
圖3為本發明實施例4製得的銀粉的XRD圖。
具體實施方式
下述實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。`
實施例1 :
I)分別用蒸餾水配製O. 02mol/L的硝酸銀溶液A和O. 02mol/L的抗壞血酸溶液 C，取硝酸銀質量5%的牛血清蛋白溶解在蒸餾水中配製成溶液B ;
2)在15°C下將A溶液倒入B溶液中，再加入質量濃度為25 28%的氨水調節初始Ph值為8，攪拌均勻後再按抗壞血酸硝酸銀=I 1的摩爾比快速加入抗壞血酸溶液C， 反應十分鐘後，停止攪拌，最後經過超聲波分散6min後靜置、分離、依次採用蒸餾水和無水乙醇各洗滌I 3次後在50°C下乾燥8h，即得到平均粒徑為O. 96 μ m的球形銀粉，如圖1 所示。
實施例2
I)分別用蒸餾水配製O. 04mol/L的硝酸銀溶液A和O. 08mol/L的抗壞血酸溶液 C，取硝酸銀質量8%的牛血清蛋白溶解在蒸餾水中配製成溶液B;
2)在20°C下將A溶液倒入B溶液中，再加入質量濃度為25 28%的氨水調節初始Ph值為9，攪拌均勻後再按抗壞血酸硝酸銀=1.2 I的摩爾比快速加入抗壞血酸溶液C，反應十分鐘後，停止攪拌，最後經過超聲波分散Smin後靜置、分離、依次採用蒸餾水和無水乙醇各洗滌I 3次後在55°C下乾燥6h，即得到平均粒徑為O. 53 μ m的球形銀粉。
實施例3
I)分別用蒸餾水配製O. 8mol/L的硝酸銀溶液A和O. 8mol/L的抗壞血酸溶液C， 取硝酸銀質量10%的牛血清蛋白溶解在蒸餾水中配製成溶液B ;
2)在25°C下將A溶液倒入B溶液中，再加入質量濃度為25 28%的氨水調節初始Ph值為8. 5，攪拌均勻後再按抗壞血酸硝酸銀=1. 4 I的摩爾比快速加入抗壞血酸溶液C，反應十分鐘後，停止攪拌，最後經過超聲波分散IOmin後靜置、分離、依次採用蒸餾水和無水乙醇各洗滌I 3次後在52°C下乾燥7h，即得到平均粒徑為O. 34 μ m的球形銀粉， 如圖2所示。
實施例4
I)分別用蒸餾水配製O. 5mol/L的硝酸銀溶液A，O. 8mol/L的抗壞血酸溶液C，取硝酸銀質量12%的牛血清蛋白溶解在蒸餾水中配製成溶液B ;
2)在20°C下將A溶液倒入B溶液中，再加入質量濃度為25 28%的氨水調節初始Ph值為9. 5，攪拌均勻後再按抗壞血酸硝酸銀=1.5 I的摩爾比快速加入抗壞血酸固體溶液C，反應十分鐘後，停止攪拌，最後經過超聲波分散7min後靜置、分離、依次採用蒸餾水和無水乙醇各洗滌I 3次後在58°C下乾燥5h，即得到平均粒徑為O. 88 μ m的球形銀粉，其XRD如圖3所示。
實施例5
I)分別用蒸餾水配 制O. 5mol/L的硝酸銀溶液A，取硝酸銀質量15%的牛血清蛋白溶解在蒸餾水中配製成溶液B ;
2)在30°C下將A溶液倒入B溶液中，再加入質量濃度為25 28%的氨水調節初始Ph值為10，攪拌均勻後再按抗壞血酸硝酸銀=1.3 I的摩爾比快速加入抗壞血酸固體粉末，反應十分鐘後，停止攪拌，最後經過超聲波分散9min後靜置、分離、依次採用蒸餾水和無水乙醇各洗滌I 3次後在60°C下乾燥4h，即得到平均粒徑為O. 21 μ m的球形銀粉。
權利要求
1.一種微米級電子漿料用球形銀粉的製備方法，其特徵在於包括以下步驟 1)分別用蒸餾水配製0.02 0. 8mol/L的硝酸銀溶液A和0. 02 0. 8mol/L的抗壞血酸溶液C，取硝酸銀質量5 15 %的牛血清蛋白溶解在蒸餾水中配製成質量分數為0. 5 % 2%溶液B ; 2)在15°C 30°C下將A溶液倒入B溶液中，再加入氨水調節初始ph值為8 10，攪拌均勻後再按抗壞血酸硝酸銀=I 1. 5 I的摩爾比快速加入抗壞血酸溶液或抗壞血酸固體粉末，反應十分鐘後，停止攪拌，最後經過超聲波分散後靜置、分離、洗滌後乾燥，即得到微米球形銀粉。
2.根據權利要求1所述的微米級電子漿料用球形銀粉的製備方法，其特徵在於所述的氨水的質量濃度為25 28%。
3.根據權利要求1所述的微米級電子漿料用球形銀粉的製備方法，其特徵在於所述的超聲分散是採用超聲波處理6 IOmin。
4.根據權利要求1所述的微米級電子漿料用球形銀粉的製備方法，其特徵在於所述的洗滌是依次採用蒸餾水和無水乙醇各洗滌I 3次。
5.根據權利要求1所述的微米級電子漿料用球形銀粉的製備方法，其特徵在於所述的乾燥是在50 60°C下乾燥4 8h。
全文摘要
本發明涉及一種微米級電子漿料用球形銀粉的製備方法,以牛血清蛋白作為生物模板(分散劑),加入鹼性銀鹽溶液和抗壞血酸混合，攪拌均勻反應，所得沉澱乾燥後，製備出球形度高，表面光潔，粒度分布範圍窄的微米級銀粉。該方法製得的球形銀粉粒度在0.2～1μm範圍內可控，對環境安全友好、生產成本低，工藝過程簡單、製備周期短且易於大規模生產。
文檔編號B22F9/24GK103042230SQ201310001410
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月5日 優先權日2013年1月5日
發明者楊生春, 楊啊濤, 張婕, 梁淑華, 楊志懋, 丁秉鈞, 宋曉平 申請人:西安交通大學