本發明專利技術公開一種利用多組分還原制備導電填料用納米銀包銅粉末的方法，先通過水合肼還原法制備納米銅粉，在不分離純化的條件下向反應體系中加入銀氨溶液和甲醛，利用置換-化學還原復合法，在銅表面鍍銀制備導電漿料用銀包銅粉。本發明專利技術自制銅粉，在不分離純化的條件下即可鍍銀，省去了酸洗、敏化過程，氨水既用于調節溶液pH又充當螯合劑與銅、銀離子配合，未引入第二螯合劑，簡化了合成工藝，降低成本。本發明專利技術所得銀包銅粉末分散性好，具有良好的抗氧化和熱穩定性能，電阻率1×10-6～1×10-4Ω·m，核／殼結構球形顆粒，內核為銅，殼層為銀，粒徑在20-100nm之間，鍍層均勻致密，含銀量在25％～60％。
【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開一種利用多組分還原制備導電填料用納米銀包銅粉末的方法，先通過水合肼還原法制備納米銅粉，在不分離純化的條件下向反應體系中加入銀氨溶液和甲醛，利用置換-化學還原復合法，在銅表面鍍銀制備導電漿料用銀包銅粉。本專利技術自制銅粉，在不分離純化的條件下即可鍍銀，省去了酸洗、敏化過程，氨水既用于調節溶液pH又充當螯合劑與銅、銀離子配合，未引入第二螯合劑，簡化了合成工藝，降低成本。本專利技術所得銀包銅粉末分散性好，具有良好的抗氧化和熱穩定性能，電阻率1×10-6～1×10-4Ω·m，核／殼結構球形顆粒，內核為銅，殼層為銀，粒徑在20-100nm之間，鍍層均勻致密，含銀量在25％～60％。【專利說明】置換與化學沉積復合法制備納米銀包銅粉末
本專利技術涉及一種利用多組分還原制備導電填料用納米銀包銅粉末的方法。
技術介紹
納米技術的發展，實現了導電金屬在高分子樹脂中的均勻分散，形成導電填料，可制成導電膠、導電涂料、導電橡膠等，其被廣泛應用于電子、機電、通訊、印刷、航空航天、兵器等各部門的導電、電磁屏蔽等領域。導電相大多以鉬、鈀、金和銀等貴金屬粉末為主，其中納米銀的研究最為深入，但其價格昂貴和銀遷移的自身缺陷限制了其在某些領域的應用。針對這一問題，人們研發了導電納米銅粉，但其抗氧化性能差，導電率顯著下降，滿足不了高端行業的需要。在銅粉的表面均勻包覆一層銀，這種核/殼結構的銀包銅顆粒不僅保持了原有金屬銅核的物理與化學性能，同時具有銀包覆層優良的金屬特性，提高了抗氧化性和熱穩定性，近年來逐漸受到科研工作者的關注。納米銀包銅的制備方法主要有:置換法、化學還原法、置換和化學沉積復合法、電化學法、熔融霧化法、氣相法、脈沖激光沉積法等。置換法是將電位性較大的銅粉直接置入銀溶液，由于二者之間存在的電動勢，銀離子在銅粉表面被還原，形成鍍層。置換法由于銅氨離子在銅粉表面的吸附，常形成點綴結構的銀包銅粉。還原法是利用還原劑將銀溶液中的銀離子還原為銀單質，并沉積在銅粉表面，形成鍍層。還原法需將銅粉進行酸洗，經過敏化、活化后再置入還原劑溶液，工藝復雜。置換與化學沉積復合法集合了置換法和還原法的特點，先以銅粉置換鍍銀，相當于敏化過程，再利用還原法對粉體鍍銀?；瘜W法鍍銀由于反應速度較快會造成鍍液的不穩定，一般將主鹽溶液和還原劑溶液分開配置，為了使鍍銀反應速度穩定，獲得包覆均勻致密的鍍層，投料添加工藝尤為關鍵。
技術實現思路
本專利技術采用置換與化學沉積復合法利用多組分還原制備納米銀包銅。首先將銅氨溶液用水合肼還原制備納米銅粉，在不分離純化的條件下向體系中加入銀氨溶液，此時銅-銀置換反應和過量水合肼還原鍍銀同時進行，再加入甲醛還原進一步提高銀含量，促使鍍層均勻致密。本專利技術共涉及以下幾個反應過程:1、水合肼還原銅氨2、銅粉還原銀氨3、過量水合肼還原銀氨4、甲醛還原銀氨。通過調整合成工藝條件得到目標產品，最終將其分散在環氧樹脂膠中成功現實了 ITO導電薄膜絲網印刷的要求。反應方程式如下:2Cu (NH3) 42 + +N2H4+40H - — 2Cu + 8NH3+N2+4H20.....................................(I)2Ag (NH3) 2++Cu — 2Ag+Cu (NH3) 42+......................................................(2)4Ag (NH3) 2 + N2H4+40H - — 4Ag + 8NH3+N2+4H20....................................(3)4Ag (NH3) 2 + HCH0 + 60H - — 4Ag + 8NH3+4H20 + CO32-.................................(4)具體實施步驟如下:(I)銅粉的制備將分散劑和銅源溶于去離子水中，用濃氨水調至pH=9?12得銅氨溶液I ;將分散劑和還原劑I溶于去離子水中得還原溶液II ;在無氧條件下將溶液II緩慢滴加至溶液I中，反應溫度15?50°C，反應I?4h結束；得紫紅色銅粉懸浮液。(2)銀包銅粉的制備將分散劑和銀源溶于去離子水中，用濃氨水調節PH=IO?12得銀氨溶液III ;在無氧條件下將溶液III緩慢滴入(I)反應后的溶液中，反應溫度15?50°C，反應I?4h后向反應體系中注入還原劑II，繼續反應I?4h，溶液由紫紅色變為灰紅色或灰色。將反應后的溶液離心分離(13000r / min)，所得固體用30ml水洗滌3?4次，30ml乙醇洗滌3?4次，在45 °C下真空干燥4h得納米銀包銅粉末。(3)步驟(I)、(2)所述的分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的一種或幾種，用量為0?25g ;(4)步驟(I)所述的銅源包括硫酸銅，硝酸銅，氯化銅中的一種或幾種；(5)步驟(2)所述的銀源包括硝酸銀，氧化銀，氯化銀中的一種或幾種，銅源和銀源的摩爾比為1:1?5 ;(6)步驟⑴所述的還原劑I為80%水合肼，銅源與水合肼的摩爾比為1:10?30 ；(7)步驟⑵所述的還原劑II為30%甲醒，銀源與甲醛的摩爾比為1:1?5。本專利技術自制銅粉在不分離純化的條件下即可鍍銀，省去了酸洗、敏化過程，氨水既用于調節溶液PH又充當螯合劑與銅銀離子配合，未引入第二螯合劑，簡化了合成工藝，降低成本。本專利技術所得銀包銅粉末分散性好，具有良好的抗氧化和熱穩定性能，電阻率1X 10_6?I X 10_4 Q -m,核/殼結構球形顆粒，內核為銅，殼層為銀，粒徑在20-100nm之間，鍍層均勻致密，含銀量在25%?60%。通過圖1納米銅粉和納米銀包銅粉XRD圖譜以及圖2銀包銅粉末SEM圖和局部放大圖可知所得產品為銀包銅物相，無氧化物等其他雜質峰出現，粉體分散均勻，鍍層表面光滑致密。【專利附圖】【附圖說明】圖1是納米銅粉和納米銀包銅粉XRD譜圖。圖2是銀包銅粉末SEM圖和局部放大圖?！揪唧w實施方式】實施例1將聚乙烯卩比咯燒酮(5g)和硫酸銅(0.8g,5mmol)溶于去500ml離子水中，用濃氨水調至pH=12得溶液I，將聚乙烯吡咯烷酮(5g)和80%水合肼(3.125g，0.05mol)溶于500ml去離子水中得溶液II，在無氧條件下將溶液II緩慢滴加至溶液I中，反應溫度15°C，磁力攪拌，Ih滴加完畢，繼續反應3h得紫紅色銅粉懸浮液。將聚乙烯吡咯烷酮(25g)和硝酸銀(1.7g，0.01mol)溶于500ml去離子水中，用濃氨水調節pH=10得銀氨溶液III，在無氧條件下將溶液III緩慢滴入上述銅粉懸浮液中，反應2h后向反應體系中注入30%甲醛(0.5g，5mmol)，繼續反應2h，溶液由紫紅色變為灰紅色或灰色。將反應后的溶液離心分離(13000r / min)，所得固體用30ml水洗漆3?4次,30ml乙醇洗漆3?4次,在45°C下真空干燥4h得納米銀包銅粉末。實施例2將十六燒基三甲基溴化銨(15g)和氯化銅(1.35g,0.0lmol)溶于去500ml去離子水中，用濃氨水調至pH=9得銅氨溶液I，將十六烷基三甲基溴化銨(15g)和80%水合肼(12.5g,0.2mol)溶于5本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：關建寧，孫梟斐，孟曉冬，韓博，王癸月，高鐵正，
申請(專利權)人：南京工業大學，
類型：發明
國別省市：
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