專利名稱：一種微米級電子漿料用球形銀粉的制備方法
一種微米級電子漿料用球形銀粉的制備方法技術領域
本發(fā)明屬于電子漿料制造技術領域，具體涉及一種微米級電子漿料用球形銀粉的制備方法。
背景技術：
電子信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，帶動了電子漿料和超細銀粉行業(yè)的發(fā)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，是制作電子元器件必不可少的材料之一，廣泛用于制造厚膜集成電路、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(yōu)常溫導電性和導熱性而廣泛應用于電子工業(yè)中，電子漿料用銀粉已受到越來越多的關注。
銀漿料的好壞、導電銀漿成膜后的導電率和致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，所以銀粉的制備顯得尤為重要。
現(xiàn)有導電銀漿中的銀粉普遍采用液相化學還原法制備得到，但現(xiàn)有的制備工藝不僅過程相對復雜，制備周期較長，環(huán)境污染較重，而且制得的產(chǎn)品在純度、粒徑、形貌等性能特征上往往難以滿足后續(xù)應用的要求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種粒徑分布范圍窄、分散性優(yōu)良、球形度高、表面光潔性好，且工藝過程簡單、制備周期短、制備過程的重現(xiàn)性好、制備環(huán)境安全友好的微米級電子漿料用球形銀粉的制備方法。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是
I)分別用蒸餾水配制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(zhì)量5 15%的牛血清蛋白溶解在蒸餾水中配制成質(zhì)量分數(shù)為O.5% 2%溶液B ;
2)將A溶液倒入B溶液中，再加入氨水調(diào)節(jié)初始ph值為8 10，攪拌均勻后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，反應十分鐘后，停止攪拌，最后經(jīng)過超聲波分散后靜置、分離、洗滌后干燥，即得到 微米球形銀粉。
所述的氨水的質(zhì)量濃度為25 28%。
所述的超聲分散是采用超聲波處理6 lOmin。
所述的洗滌是依次采用蒸餾水和無水乙醇各洗滌I 3次。
所述的干燥是在50 60°C下干燥4 8h。
按本發(fā)明的制備方法所制備的球形銀粉的粒徑在O. 2 I μ m，球形度高，粒徑分布范圍窄，特別適合制備太陽能電池電極及導電油墨用銀漿的球形銀粉。
本發(fā)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。反應溫度對制得的銀粉顆粒大小、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，反應過程劇烈不利于得到表面光潔度和均勻性好的銀粉，且溫度升高對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)也有重要影響，實驗發(fā)現(xiàn)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(yōu)選維持在20°C附近。
經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)，硝酸銀溶液濃度如果過低，銀粉的一次產(chǎn)量過少，不能滿足實際生產(chǎn)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于劇烈，反應不均勻，容易導致制備的銀粉表面形貌不夠光潔和粒徑分布范圍變寬?；诖耍鲜鲋苽浞椒ǖ牟襟E(I)中，所述硝酸銀溶液的濃度優(yōu)選控制在O. 02 O. 8mol/L。
如果牛血清蛋白的用量過少，則制備得到的銀粉球形度不好，有一定程度的團聚現(xiàn)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(guī)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，也提高了制備成本。基于此，牛血清蛋白的量控制在硝酸銀質(zhì)量的5% 15%。
同樣經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)隨著硝酸銀濃度的提高，PH值也得提高才能制得球形度高，分散性好的高質(zhì)量銀粉，同時也發(fā)現(xiàn)還原劑的添加方式對銀粉形貌和粒度的影響，本實驗優(yōu)先米用快速加入。
同現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明方法有如下優(yōu)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，無毒無污染，對反應環(huán)境溫和，便于清洗過濾。
2)傳統(tǒng)的合成方法一般采用高溫，表面活性劑和有機溶劑等，這并不符合微/納米材料合成方法簡單，過程綠色環(huán)保，大規(guī)模合成的發(fā)展趨勢。本發(fā)明采用牛血清蛋白作為生物模板(分散劑)，利用牛血清蛋白結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(fā)明制備的球形銀粉表面光滑、均勻性好、分散性好、光澤度好，雜質(zhì)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(fā)明實施例1制備的球形銀粉的SEM照片。
圖2為本發(fā)明實施例3制備的球形銀粉的SEM照片。
圖3為本發(fā)明實施例4制得的銀粉的XRD圖。
具體實施方式
下述實施例在以本發(fā)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(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。`
實施例1 :
I)分別用蒸餾水配制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(zhì)量5%的牛血清蛋白溶解在蒸餾水中配制成溶液B ;
2)在15°C下將A溶液倒入B溶液中，再加入質(zhì)量濃度為25 28%的氨水調(diào)節(jié)初始Ph值為8，攪拌均勻后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， 反應十分鐘后，停止攪拌，最后經(jīng)過超聲波分散6min后靜置、分離、依次采用蒸餾水和無水乙醇各洗滌I 3次后在50°C下干燥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)分別用蒸餾水配制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(zhì)量8%的牛血清蛋白溶解在蒸餾水中配制成溶液B;
2)在20°C下將A溶液倒入B溶液中，再加入質(zhì)量濃度為25 28%的氨水調(diào)節(jié)初始Ph值為9，攪拌均勻后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，反應十分鐘后，停止攪拌，最后經(jīng)過超聲波分散Smin后靜置、分離、依次采用蒸餾水和無水乙醇各洗滌I 3次后在55°C下干燥6h，即得到平均粒徑為O. 53 μ m的球形銀粉。
實施例3
I)分別用蒸餾水配制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(zhì)量10%的牛血清蛋白溶解在蒸餾水中配制成溶液B ;
2)在25°C下將A溶液倒入B溶液中，再加入質(zhì)量濃度為25 28%的氨水調(diào)節(jié)初始Ph值為8. 5，攪拌均勻后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，反應十分鐘后，停止攪拌，最后經(jīng)過超聲波分散IOmin后靜置、分離、依次采用蒸餾水和無水乙醇各洗滌I 3次后在52°C下干燥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)分別用蒸餾水配制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(zhì)量12%的牛血清蛋白溶解在蒸餾水中配制成溶液B ;
2)在20°C下將A溶液倒入B溶液中，再加入質(zhì)量濃度為25 28%的氨水調(diào)節(jié)初始Ph值為9. 5，攪拌均勻后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，反應十分鐘后，停止攪拌，最后經(jīng)過超聲波分散7min后靜置、分離、依次采用蒸餾水和無水乙醇各洗滌I 3次后在58°C下干燥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(zhì)量15%的牛血清蛋白溶解在蒸餾水中配制成溶液B ;
2)在30°C下將A溶液倒入B溶液中，再加入質(zhì)量濃度為25 28%的氨水調(diào)節(jié)初始Ph值為10，攪拌均勻后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，反應十分鐘后，停止攪拌，最后經(jīng)過超聲波分散9min后靜置、分離、依次采用蒸餾水和無水乙醇各洗滌I 3次后在60°C下干燥4h，即得到平均粒徑為O. 21 μ m的球形銀粉。
權(quán)利要求
1.一種微米級電子漿料用球形銀粉的制備方法，其特征在于包括以下步驟 1)分別用蒸餾水配制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(zhì)量5 15 %的牛血清蛋白溶解在蒸餾水中配制成質(zhì)量分數(shù)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(diào)節(jié)初始ph值為8 10，攪拌均勻后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，反應十分鐘后，停止攪拌，最后經(jīng)過超聲波分散后靜置、分離、洗滌后干燥，即得到微米球形銀粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微米級電子漿料用球形銀粉的制備方法，其特征在于所述的氨水的質(zhì)量濃度為25 28%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微米級電子漿料用球形銀粉的制備方法，其特征在于所述的超聲分散是采用超聲波處理6 IOmin。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微米級電子漿料用球形銀粉的制備方法，其特征在于所述的洗滌是依次采用蒸餾水和無水乙醇各洗滌I 3次。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微米級電子漿料用球形銀粉的制備方法，其特征在于所述的干燥是在50 60°C下干燥4 8h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微米級電子漿料用球形銀粉的制備方法,以牛血清蛋白作為生物模板(分散劑),加入堿性銀鹽溶液和抗壞血酸混合，攪拌均勻反應，所得沉淀干燥后，制備出球形度高，表面光潔，粒度分布范圍窄的微米級銀粉。該方法制得的球形銀粉粒度在0.2～1μm范圍內(nèi)可控，對環(huán)境安全友好、生產(chǎn)成本低，工藝過程簡單、制備周期短且易于大規(guī)模生產(chǎn)。
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(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)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