專利名稱：納米銀線材料的生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明屬于納米材料生產(chǎn)エ藝領域，涉及ー種納米材料的制備方法，尤其涉及一種為納米銀線材料的生產(chǎn)方法。
背景技術：
納米銀線材料是ー種重要的ー維納米材料，可廣泛應用在催化、微電子連接、環(huán)境及衛(wèi)生管理等領域。目前，納米銀線材料可通過多元醇還原的方法來制備，該制備方法中通常采用こニ醇作為溶劑和還原劑。然而，由于こニ醇的沸點較低(低于200°C)，不利于奧斯特瓦爾德熟化過程的進行，因此導致納米銀線產(chǎn)率過低的現(xiàn)象。由于這種制備方法的局限，制成的納米銀線中含有副產(chǎn)物納米銀顆粒，往往在合成工作之后，不得不采用離心分離等方法將副產(chǎn)物納米銀顆粒分離出去，導致整個生產(chǎn)效率下降和生產(chǎn)成本壓力。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題在干，針對現(xiàn)有技術中制備的納米銀線材料中成品形貌不單一、生產(chǎn)效率較低、生產(chǎn)成本較高的缺陷，提供ー種エ藝簡單可靠、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本較低的納米銀線材料的生產(chǎn)方法，采用該方法制得的產(chǎn)品具有納米銀線形貌単一、純度高、質量好、尺寸分布均勻等特點。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是ー種納米銀線材料的生產(chǎn)方法，包括以下步驟(I)溶液相還原將甘油、水、聚こ烯醇吡咯烷酮、硝酸銀、氯鹽混合快速升溫至180 240で，持續(xù)攪拌30 50分鐘，得到納米銀線原液；(2)原液冷卻稀釋將納米銀線原液冷卻至80°C以下，加入水稀釋得到納米銀線稀釋液；(3)提純將步驟(2)得到的納米銀線稀釋液進行脫鹽脫表面活性劑處理，再濃縮制得精提純的納米銀線溶液；(4)后處理將步驟(3)得到的精提純的納米銀線溶液噴霧干燥后得到納米銀線粉劑；再冷卻后即得到納米銀線粉成品。所述甘油水聚こ烯醇吡咯烷酮硝酸銀氯鹽的摩爾比為I :0. 001 :0. 01 O. 002 0. 000Γ1 0. 005 :0. 06 :0. 02 :0. 001。所述甘油水聚こ烯醇吡咯烷酮硝酸銀氯鹽的摩爾比優(yōu)選為I :0. 001 :0. 01 O. 002 :0. 0002 I :0. 005 :0. 06 :0. 02 :0. 0005。所述原料的投料順序是依次向甘油中投入聚こ烯醇吡咯烷酮、水、硝酸銀、氯鹽。所述的氯鹽為堿土金屬氯鹽或堿金屬氯鹽。所述聚こ烯醇吡咯烷酮的數(shù)均分子量為2千到20萬。所述步驟(2)中的納米銀線原液加入去離子水稀釋O. 5倍至20倍得到納米銀線稀釋液。
所述步驟(3)中的脫鹽脫表面活性劑處理是將納米銀線稀釋液通過膜過濾得到濾液。所述膜過濾選擇反滲透膜過濾或陶瓷膜過濾，其中反滲透膜或陶瓷膜的孔徑選擇30ηπΓ 0 μ m，所述膜過濾的壓カ為O. 2大氣壓 50大氣壓。本發(fā)明采用溶液相還原、原液冷卻稀釋、提純、后處理步驟制得納米銀線材料，其中溶液相還原步驟是將所有原料混合升溫制得了納米銀線原液，原液先經(jīng)冷卻稀釋步驟，再通過脫鹽脫表面活性劑處理、濃縮的提純步驟，得到高純度的納米銀線溶液，最后經(jīng)干燥冷卻后處理得到了納米銀線粉成品。本發(fā)明的エ藝路線合理，加工流程省時省力，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，優(yōu)化了合成納米銀線的步驟，生產(chǎn)的成品形貌單一。采用該エ藝制得的產(chǎn)品具有純度高、質量好、尺寸分布均勻等特點。


下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進ー步說明，附圖中圖I是本發(fā)明實施例I的掃描電子顯微鏡照片；圖2是本發(fā)明實施例2的掃描電子顯微鏡照片；圖3是本發(fā)明實施例3的掃描電子顯微鏡照片；圖4是本發(fā)明實施例4的掃描電子顯微鏡照片；圖5是本發(fā)明實施例5的掃描電子顯微鏡照片；圖6是本發(fā)明實施例I的反應釜結構示意圖；圖7是本發(fā)明實施例I的過濾器結構示意圖。
具體實施例方式為了對本發(fā)明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施方式
。實施例I :(I)溶液相還原在室溫下，按照摩爾比為I :0. 001 :0. 02 :0. 002 :0. 0001的比例稱取原料，將總體
積5升的甘油、水、聚こ烯醇吡咯烷酮、硝酸銀、氯化鈉投入容量為10升的玻璃反應釜中，投料順序依次是甘油、聚こ烯醇吡咯烷酮、水、硝酸銀、氯化鈉，在聚四氟こ烯攪拌棒的機械攪拌下(轉速為100轉/分鐘)，至所有原料完全溶解得到混合物，反應釜采用循環(huán)油浴的方法進行加熱，在10分鐘內將混合物的溫度由室溫提高到200°C，之后持續(xù)攪拌30分鐘，得到納米銀線原液。該過程中，反應釜頂部安置一條空氣冷凝管，頂部敞ロ，用于將揮發(fā)物冷凝回流。其中聚こ烯醇吡咯烷酮的數(shù)均分子量為55000。如圖6所示是步驟(I)溶液相還原所使用的反應釜，原料經(jīng)進料ロ 2投入反應釜腔體I中，在電機5帶動攪拌棒4攪拌的作用下，通過電熱夾套7將溫度升高到反應所需的數(shù)值；之后產(chǎn)物(納米銀線原液)從出料ロ 3排出，反應釜頂部安置一條空氣冷凝管6，用于將揮發(fā)物冷凝回流。(2)冷卻將反應釜中的納米銀線原液由反應釜底部的開ロ放入冷卻池冷卻，使溫度降低到60°C以下，加入去離子水，將原液溶液稀釋10倍得到納米銀線稀釋液；(3)陶瓷膜提純將納米銀線稀釋液加入到陶瓷膜過濾器的槽子中，在孔徑為O. 2微米、耐壓強度在I兆帕的氧化鋁陶瓷膜中進行室溫下脫鹽脫表面活性劑的處理步驟，納米銀線稀釋液通過膜過濾得到濾液，其中過濾加壓為10個大氣壓，經(jīng)過三次去離子水洗滌，濃縮提純制得精提純的納米銀線溶液；如圖7所示是膜式過濾器裝置示意圖。納米銀線原液從進料口 I進入過濾器，在壓力作用下，除了納米銀線和少部分納米銀粒子以外的其他組分在壓力的作用下進入過濾器上方的腔體，經(jīng)出料口 2進行分離。多次用溶劑沖洗后，在出料口 2灌入溶劑進行反沖洗，使洗滌后的納米銀線產(chǎn)品隨溶劑經(jīng)出料口 3排出。 (4)后處理精提純的納米銀線溶液在噴霧干燥塔進行壓力噴霧干燥或離心噴霧干燥后得到納米銀線粉劑；干燥后的粉劑在冷卻器中冷卻后，即得到納米銀線粉成品。經(jīng)過掃描電子顯微鏡(SEM)測試，所得到的納米銀線的平均長度為10. 5±0. 8微米，直徑77±6納米。具體見圖I所示的掃描電子顯微鏡照片。經(jīng)X射線熒光分析，本實施例的納米銀線含銀量大于99. 99%ο實施例2 (I)溶液相還原在室溫下，按照摩爾比為I :0. 001 :0. 02 :0. 003 :0. 0002的比例稱取原料，將總體
積5升的甘油、水、聚乙烯醇吡咯烷酮、硝酸銀、氯化鉀投入到10升的反應釜中，投料順序依次是甘油、聚乙烯醇吡咯烷酮、水、硝酸銀、氯化鉀，在室溫下持續(xù)攪拌3(Γ50分鐘，在聚四氟乙烯攪拌棒的機械攪拌下(轉速為100轉/分鐘)混合，當所有原料完全溶解后，在10分鐘內將混合物的溫度由室溫提高到190°C，之后持續(xù)攪拌30分鐘，得到含有納米銀線的原液。該過程中，反應釜頂部安置一條空氣冷凝管，頂部敞口。.其中聚乙烯醇吡咯烷酮的數(shù)均分子量為40000。(2)冷卻將反應釜中的原液由底部送入冷卻池冷卻，使溫度降低到60°C以下，加入去離子水稀釋5倍；(3)陶瓷膜提純納米銀線稀釋液在孔徑為O. I微米、耐壓強度在I兆帕的氧化鋁陶瓷膜中進行室溫下脫鹽脫表面活性劑的處理，納米銀線稀釋液通過膜過濾得到濾液，其中過濾加壓為O. 2個大氣壓；經(jīng)過三次去離子水洗滌提純制得精提純的納米銀線溶液；(4)后處理精提純的納米銀線溶液在噴霧干燥塔中進行壓力噴霧干燥或離心噴霧干燥，得到納米銀線粉劑；干燥后的粉劑在冷卻器中冷卻后，即得到納米銀線粉成品。經(jīng)過掃面電子顯微鏡測試，所得到的納米銀線的平均長度為8. 9±0. 8微米，直徑75±4納米。具體見圖2所示的掃描電子顯微鏡照片。經(jīng)X射線熒光分析，本實施例的納米銀線含銀量大于99. 99%。實施例3 (I)溶液相還原
在室溫下，按照摩爾比為I :0. 001 :0. 02 :0. 003 :0. 00075的比例稱取原料，將甘
油、水、-聚乙烯醇吡咯烷酮、硝酸銀、氯化鈣投入到10升的反應釜中，投料順序依次是甘油、聚乙烯醇吡咯烷酮、水、硝酸銀、氯化鈣，在聚四氟乙烯攪拌棒的機械攪拌下(轉速為100轉/分鐘)，在室溫下持續(xù)攪拌3(Γ50分鐘，當所有原料完全溶解后，在10分鐘內將混合物的溫度由室溫提高到190°C，之后持續(xù)攪拌25分鐘，得到含有納米銀線的原液。該過程中，反應釜頂部安置一條空氣冷凝管，頂部敞口 ；聚乙烯醇吡咯烷酮的數(shù)均分子量為40000。(2)冷卻 將反應釜中的納米銀線原液由底部送入冷卻池冷卻，使溫度降低到60°C以下，力口入去離子水稀釋5倍得到納米銀線稀釋液；(3)反滲透膜提純經(jīng)納米銀線稀釋液在孔徑為O. 2微米，耐壓強度在I兆帕的反滲透膜中進行室溫下脫鹽脫表面活性劑的處理步驟；納米銀線稀釋液通過膜過濾得到濾液，其中過濾加壓為10個大氣壓，經(jīng)過三次去離子水洗滌，濃縮提純制得精提純的納米銀線溶液；(4)后處理精提純的納米銀線溶液在噴霧干燥塔進行壓力噴霧干燥或離心噴霧干燥后得到納米銀線粉劑；干燥后的粉劑在冷卻器中冷卻后，即得到納米銀線粉成品。經(jīng)過掃面電子顯微鏡測試，所得到的納米銀線的平均長度為10.7±0.7微米，直徑88±3納米。具體見圖3所示的掃描電子顯微鏡照片。經(jīng)X射線熒光分析，本實施例的納米銀線含銀量大于99. 99%。實施例4 (I)溶液相還原在室溫下，按照摩爾比為I :0. 001 :0. 01 :0. 02 :0. 0005的比例稱取原料，將總體
積5升的甘油、水、聚乙烯醇吡咯烷酮、硝酸銀、氯化鎂投入容量為10升的玻璃反應釜中，投料順序依次是甘油、聚乙烯醇吡咯烷酮、水、硝酸銀、氯化鎂，在聚四氟乙烯攪拌棒的機械攪拌下(轉速為100轉/分鐘)，至所有原料完全溶解得到混合物，反應釜采用循環(huán)油浴的方法進行加熱，在10分鐘內將混合物的溫度由室溫提高到240°C，之后持續(xù)攪拌50分鐘，得到納米銀線原液。該過程中，反應釜頂部安置一條空氣冷凝管，頂部敞口，用于將揮發(fā)物冷凝回流。其中聚乙烯醇吡咯烷酮的數(shù)均分子量為20萬。(2)冷卻將反應釜中的納米銀線原液由反應釜底部的開口放入冷卻池冷卻，使溫度降低到80°C以下，加入去離子水，將原液溶液稀釋20倍得到納米銀線稀釋液；(3)反滲透膜提純將納米銀線稀釋液加入到反滲透膜過濾器的槽子中，在孔徑為10微米，耐壓強度在I兆帕的反滲透膜中進行室溫下脫鹽脫表面活性劑的處理步驟，納米銀線稀釋液通過膜過濾得到濾液，其中過濾加壓為O. 2個大氣壓，經(jīng)過三次去離子水洗滌，濃縮提純制得精提純的納米銀線溶液；(4)后處理精提純的納米銀線溶液在噴霧干燥塔進行壓力噴霧干燥或離心噴霧干燥后得到納米銀線粉劑；干燥后的粉劑在冷卻器中冷卻后，即得到納米銀線粉成品。經(jīng)過掃描電子顯微鏡測試，所得到的納米銀線的平均長度為6. 5 ±5. 9微米，直徑69 ±9納米。具體見圖4所示的掃描電子顯微鏡照片。經(jīng)X射線熒光分析，本實施例的納米銀線含銀量大于99. 99%。實施例5 (I)溶液相還原在室溫下，按照摩爾比為I :0. 005 :0. 06 :0. 002 :0. 0001的比例稱取原料，將總體
積5升的甘油、水、聚こ烯醇吡咯烷酮、硝酸銀、氯化鈉投入容量為10升的玻璃反應釜中，投料順序依次是甘油、聚こ烯醇吡咯烷酮、水、硝酸銀、氯化鈉，在聚四氟こ烯攪拌棒的機械攪拌下(轉速為100轉/分鐘)，至所有原料完全溶解得到混合物，反應釜采 用循環(huán)油浴的方法進行加熱，在10分鐘內將混合物的溫度由室溫提高到180°C，之后持續(xù)攪拌40分鐘，得到納米銀線原液。該過程中，反應釜頂部安置一條空氣冷凝管，頂部敞ロ，用于將揮發(fā)物冷凝回流。其中聚こ烯醇吡咯烷酮的數(shù)均分子量為2千。(2)冷卻將反應釜中的納米銀線原液由反應釜底部的開ロ放入冷卻池冷卻，使溫度降低到60°C以下，加入去離子水，將原液溶液稀釋O. 5倍得到納米銀線稀釋液；(3)陶瓷膜提純將納米銀線稀釋液加入到陶瓷膜過濾器的槽子中，在孔徑為30nm，耐壓強度在I兆帕的氧化鋁陶瓷膜中進行室溫下脫鹽脫表面活性劑的處理步驟，納米銀線稀釋液通過膜過濾得到濾液，其中過濾加壓為50個大氣壓，經(jīng)過三次去離子水洗滌，濃縮提純制得精提純的納米銀線溶液。(4)后處理精提純的納米銀線溶液在噴霧干燥塔進行壓力噴霧干燥或離心噴霧干燥后得到納米銀線粉劑；干燥后的粉劑在冷卻器中冷卻后，即得到納米銀線粉成品。經(jīng)過掃描電子顯微鏡測試，所得到的納米銀線的平均長度為8. 5±4. 2微米，直徑63±7納米。具體見圖5所示的掃描電子顯微鏡照片。經(jīng)X射線熒光分析，本實施例的納米銀線含銀量大于99. 99%。
權利要求
1.ー種納米銀線材料的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)溶液相還原將原料甘油、水、聚こ烯醇吡咯烷酮、硝酸銀、氯鹽混合后快速升溫至.180 240で，持續(xù)攪拌30 50分鐘，得到納米銀線原液； (2)原液冷卻稀釋將納米銀線原液冷卻至80°C以下，加入水稀釋得到納米銀線稀釋液； (3)提純將步驟(2)得到的納米銀線稀釋液進行脫鹽脫表面活性劑處理，再濃縮制得精提純的納米銀線溶液； (4)后處理將步驟(3)得到的精提純的納米銀線溶液噴霧干燥后得到納米銀線粉劑；再冷卻后即得到納米銀線粉成品。
2.根據(jù)權利要求I所述的納米銀線材料的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述甘油水:聚乙烯醇吡咯烷酮硝酸銀氯鹽的摩爾比為I :0. 001 :0. 01 :0. 002 :0. 0001 I :0. 005 :0. 06 .O.02 0. 001。
3.根據(jù)權利要求2所述的納米銀線材料的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述甘油:水聚乙烯醇吡咯烷酮硝酸銀氯鹽的摩爾比為I :0. 001 :0. 01 :0. 002 :0. 0002 I :0. 005 :0. 06 .O.02 :0. 0005。
4.根據(jù)權利要求I所述的納米銀線材料的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述原料的投料順序是依次向甘油中投入聚こ烯醇吡咯烷酮、水、硝酸銀、氯鹽。
5.根據(jù)權利要求I所述的納米銀線材料的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的氯鹽為堿土金屬氯鹽或堿金屬氯鹽。
6.根據(jù)權利要求I所述的納米銀線材料的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述聚こ烯醇吡咯烷酮的數(shù)均分子量為2千到20萬。
7.根據(jù)權利要求I所述的納米銀線材料的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述步驟(2)中的納米銀線原液加入去離子水稀釋O. 5倍至20倍得到納米銀線稀釋液。
8.根據(jù)權利要求I所述的納米銀線材料的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述步驟(3)中的脫鹽脫表面活性劑處理是將納米銀線稀釋液通過膜過濾得到濾液。
9.根據(jù)權利要求8所述的納米銀線材料的生產(chǎn)方法，其特征在干，所述膜過濾選擇反滲透膜過濾或陶瓷膜過濾，其中反滲透膜或陶瓷膜的孔徑選擇30ηπΓ 0 μ m，所述膜過濾的壓カ為O. 2大氣壓O大氣壓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米銀線材料的生產(chǎn)方法，包括步驟(1)將甘油、水、聚乙烯醇吡咯烷酮、硝酸銀、氯鹽混合升溫至180~240℃，攪拌30~50分鐘得納米銀線原液；(2)將納米銀線原液冷卻至80℃以下，加入水稀釋得到納米銀線稀釋液；(3)將納米銀線稀釋液進行脫鹽脫表面活性劑處理，再濃縮制得精提純的納米銀線溶液；(4)將步驟(3)得到的精提純的納米銀線溶液噴霧干燥后得到納米銀線粉劑；再冷卻后即得到納米銀線粉成品。本發(fā)明工藝簡單可靠、納米銀線形貌單一、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本較低，制得的產(chǎn)品具有純度高、質量好、尺寸分布均勻等特點。
文檔編號B22F9/24GK102689018SQ20121019006
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權日2012年6月11日
發(fā)明者康飛宇, 李寶華, 楊誠 申請人:清華大學深圳研究生院