可調(diào)控粒徑的銀粉合成方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可調(diào)控粒徑的銀粉合成方法，該合成方法包括以下步驟：(a)提供硝酸銀水溶液；(b)以氨水調(diào)整該硝酸銀水溶液的pH值，并使該硝酸銀水溶液轉(zhuǎn)換成氨銀絡(luò)合物水溶液；(c)添加粒徑調(diào)整劑于該氨銀絡(luò)合物水溶液中，該粒徑調(diào)整劑選自如下的一種：表面活性劑及堿性調(diào)和劑；以及(d)將還原溶液傾倒入具有該粒徑調(diào)整劑的該氨銀絡(luò)合物水溶液中，使其還原析出銀粒子。本發(fā)明分別通過表面活性劑及堿性調(diào)和劑調(diào)控銀粉的粒徑大小。
【專利說明】可調(diào)控粒徑的銀粉合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種銀粉合成方法，特別涉及一種可調(diào)控粒徑的銀粉合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微細(xì)銀粉為導(dǎo)電膠的主要固體成分，而導(dǎo)電膠的應(yīng)用范圍涵蓋厚膜應(yīng)用、太陽能電池、感測器、RFID天線及固態(tài)發(fā)光材料等。熟知的銀粉的制造方法主要有液相還原法、噴霧法、光還原法及熱分解法等，其中以液相還原法為一般工業(yè)化的使用方法。
[0003]液相還原法主要由含有銀離子的溶液，在添加保護劑或分散劑的條件下，與還原劑進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕旌希赃€原析出銀粒子。熟知的常用還原劑主要為聯(lián)胺(水合肼)及甲醛等物質(zhì)，然而，使用上述還原劑所獲得的銀粉，經(jīng)常發(fā)生聚集的現(xiàn)象，以致無法獲得高分散性及高振實密度的銀粉。
[0004]因此，1990年代之后已有專利提出以混合亞硫酸銨及對苯二酚溶液作為還原劑，如日本特許公開專利特開平8-92612所公開的“銀粉的制造方法”及特開2001-107101所公開的“高分散性球狀銀粉末及其制造方法”，兩者在添加上述還原劑之后，成功地制得高分散性的銀粉。
[0005]然而，上述方法雖可制造出高分散性的銀粉，卻無法適應(yīng)性地調(diào)控銀粉粒徑大小，故難以滿足現(xiàn)今多樣性的應(yīng)用需求。
[0006]因此，有必要提供創(chuàng)新且具進(jìn)步性的可調(diào)控粒徑的銀粉合成方法，以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供一種可調(diào)控粒徑的銀粉合成方法，包括以下步驟:(a)提供硝酸銀水溶液；(b)以氨水調(diào)整該硝酸銀水溶液的pH值，并使該硝酸銀水溶液轉(zhuǎn)換成氨銀絡(luò)合物水溶液；(C)添加粒徑調(diào)整劑于該氨銀絡(luò)合物水溶液中，該粒徑調(diào)整劑選自如下的一種:表面活性劑及堿性調(diào)和劑；以及(d)將還原溶液傾倒入具有該粒徑調(diào)整劑的該氨銀絡(luò)合物水溶液中，使其還原析出銀粒子。
[0008]本發(fā)明利用表面活性劑及堿性調(diào)和劑作為粒徑調(diào)整劑，通過添加表面活性劑，可增大銀粉粒徑，而添加堿性調(diào)和劑則可縮小銀粉粒徑。因此，本發(fā)明的合成方法可依不同需求調(diào)控銀粉粒徑。
[0009]為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明所述目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉優(yōu)選實施方案，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1顯示本發(fā)明可調(diào)控粒徑的銀粉合成方法流程圖；
[0011]圖2顯示發(fā)明例I的銀粉的電子顯微鏡影像；[0012]圖3顯示發(fā)明例2的銀粉的電子顯微鏡影像；
[0013]圖4顯示比較例I的銀粉的電子顯微鏡影像；
[0014]圖5顯示比較例2的銀粉的電子顯微鏡影像；
[0015]圖6顯示比較例3的銀粉的電子顯微鏡影像；
[0016]圖7顯示比較例4的銀粉的電子顯微鏡影像；
[0017]圖8顯示比較例5的銀粉的電子顯微鏡影像；
[0018]圖9顯示發(fā)明例3的銀粉的電子顯微鏡影像；
[0019]圖10顯示發(fā)明例4的銀粉的電子顯微鏡影像；
[0020]圖11顯示比較例6的銀粉的電子顯微鏡影像；
[0021]圖12顯示比較例7的銀粉的電子顯微鏡影像；及
[0022]圖13顯示比較例8的銀粉的電子顯微鏡影像。
【具體實施方式】
[0023]圖1顯示本發(fā)明可調(diào)控粒徑的銀粉合成方法流程圖。請參閱圖1的步驟S11，提供硝酸銀水溶液。在本實施方案中，該硝酸銀水溶液的制備方式選自如下的一種:將硝酸銀粉末溶解于純水后再以純水稀釋；及將銀錠溶解于硝酸后再以純水稀釋。優(yōu)選地，該硝酸銀水溶液中的硝酸銀濃度為50至200g/L。
[0024]請參閱步驟S12，以氨水調(diào)整該硝酸銀水溶液的pH值，并使該硝酸銀水溶液轉(zhuǎn)換成氨銀絡(luò)合物水溶液。在本實施方案中，該氨水的添加量為該硝酸銀水溶液體積的10%至
100% O
[0025]請參閱步驟S13，添加粒徑調(diào)整劑于該氨銀絡(luò)合物水溶液中，該粒徑調(diào)整劑選自如下的一種:表面活性劑及堿性調(diào)和劑。在本實施方案中，表面活性劑用以增大銀粉粒徑，而優(yōu)選的表面活性劑為三乙醇胺，其與該硝酸銀水溶液中的硝酸銀的質(zhì)量比不大于0.5。堿性調(diào)和劑用以縮小銀粉粒徑，而優(yōu)選的堿性調(diào)和劑為氫氧化鈉，其與該硝酸銀水溶液中的硝酸銀的質(zhì)量比不大于0.3。
[0026]請參閱步驟S14，將還原溶液傾倒入具有該粒徑調(diào)整劑的該氨銀絡(luò)合物水溶液中，使其還原析出銀粒子。在本實施方案中，該還原溶液是以對苯二酚溶解于純水配制而成，且優(yōu)選地，該硝酸銀水溶液中的硝酸銀與該還原溶液中的對苯二酚的質(zhì)量比為I至5。此外，在本實施方案中，合成反應(yīng)溫度應(yīng)控制在10至60°C之間。
[0027]在步驟S14之后，可對所述銀粒子進(jìn)行清洗步驟，其以乙醇及純水清洗所述銀粒子數(shù)次。在該清洗步驟之后，可再進(jìn)行烘干步驟，將所述銀粒子置于60°C的烘箱中烘烤5小時，以將多余水分去除。
[0028]現(xiàn)在，以下列實施例予以詳細(xì)說明本發(fā)明，但并不意味本發(fā)明僅局限于所述實施例所公開的內(nèi)容。
[0029]發(fā)明例1:
[0030]以硝酸銀粉末溶解于純水或銀錠溶解于硝酸后再以純水稀釋的方式，配制硝酸銀濃度為100g/L的硝酸銀水溶液；加入IOOmL的氨水(25%)于上述硝酸銀水溶液中，使其轉(zhuǎn)換成堿性氨銀絡(luò)合物水溶液；添加5mL的三乙醇胺(Triethanolamine, TEA)于上述氨銀絡(luò)合物水溶液中，并適當(dāng)?shù)財嚢枋蛊渚鶆蚍稚?；?g的對苯二酚溶解于IOOmL的純水中，以配制成還原溶液；以加熱裝置將上述氨銀絡(luò)合物水溶液及還原溶液的溫度調(diào)整至30°C后，將該還原溶液傾倒入氨銀絡(luò)合物水溶液中，待反應(yīng)5至20分鐘后，移除上層液體，并以乙醇及純水清洗生成的銀粒子數(shù)次后，再將銀粒子置于60°C的烘箱中烘烤5小時，即完成發(fā)明例I的銀粉制作。請參閱圖2，其顯示發(fā)明例I的銀粉的電子顯微鏡影像。
[0031]發(fā)明例2:
[0032]以硝酸銀粉末溶解于純水或銀錠溶解于硝酸后再以純水稀釋的方式，配制硝酸銀濃度為100g/L的硝酸銀水溶液；加入50mL的氨水(25%)于上述硝酸銀水溶液中，使其轉(zhuǎn)換成堿性氨銀絡(luò)合物水溶液；添加3mL的三乙醇胺于上述氨銀絡(luò)合物水溶液中，并適當(dāng)?shù)財嚢枋蛊渚鶆蚍稚ⅲ粚?g的對苯二酚溶解于IOOmL的純水中，以配制成還原溶液；以加熱裝置將上述氨銀絡(luò)合物水溶液及還原溶液的溫度調(diào)整至30°C后，將該還原溶液傾倒入氨銀絡(luò)合物水溶液中，待反應(yīng)5至20分鐘后，移除上層液體，并以乙醇及純水清洗生成的銀粒子數(shù)次后，再將銀粒子置于60°C的烘箱中烘烤5小時，即完成發(fā)明例2的銀粉制作。請參閱圖3，其顯示發(fā)明例2的銀粉的電子顯微鏡影像。
[0033]比較例1:
[0034]以硝酸銀粉末溶解于純水或銀錠溶解于硝酸后再以純水稀釋的方式，配制硝酸銀濃度為100g/L的硝酸銀水溶液；加入IOmL的氨水(25%)于上述硝酸銀水溶液中，使其轉(zhuǎn)換成堿性氨銀絡(luò)合物水溶液；將5g的對苯二酚溶解于IOOmL的純水中，以配制成還原溶液；以加熱裝置將上述氨銀絡(luò)合物水溶液及還原溶液的溫度調(diào)整至30°C后，將該還原溶液傾倒入氨銀絡(luò)合物水溶液中，待反應(yīng)5至20分鐘后，移除上層液體，并以乙醇及純水清洗生成的銀粒子數(shù)次后，再將銀粒子置于60°C的烘箱中烘烤5小時，即完成比較例I的銀粉制作。請參閱圖4，其顯示比較例I的銀粉的電子顯微鏡影像。
[0035]比較例2:
[0036]以硝酸銀粉末溶解于純水或銀錠溶解于硝酸后再以純水稀釋的方式，配制硝酸銀濃度為100g/L的硝酸銀水溶液；加入50mL的氨水(25%)于上述硝酸銀水溶液中，使其轉(zhuǎn)換成堿性氨銀絡(luò)合物水溶液；將IOg的對苯二酚溶解于200mL的純水中，以配制成還原溶液；以加熱裝置將上述氨銀絡(luò)合物水溶液及還原溶液的溫度調(diào)整至30°C后，將該還原溶液傾倒入氨銀絡(luò)合物水溶液中，待反應(yīng)5至20分鐘后，移除上層液體，并以乙醇及純水清洗生成的銀粒子數(shù)次后，再將銀粒子置于60°C的烘箱中烘烤5小時，即完成比較例2的銀粉制作。請參閱圖5，其顯示比較例2的銀粉的電子顯微鏡影像。
[0037]比較例3:
[0038]以硝酸銀粉末溶解于純水或銀錠溶解于硝酸后再以純水稀釋的方式，配制硝酸銀濃度為50g/L的硝酸銀水溶液；加入50mL的氨水(25%)于上述硝酸銀水溶液中，使其轉(zhuǎn)換成堿性氨銀絡(luò)合物水溶液；將5g的對苯二酚溶解于IOOmL的純水中，以配制成還原溶液；以加熱裝置將上述氨銀絡(luò)合物水溶液及還原溶液的溫度調(diào)整至30°C后，將該還原溶液傾倒入氨銀絡(luò)合物水溶液中，待反應(yīng)5至20分鐘后，移除上層液體，并以乙醇及純水清洗生成的銀粒子數(shù)次后，再將銀粒子置于60°C的烘箱中烘烤5小時，即完成比較例3的銀粉制作。請參閱圖6，其顯示比較例3的銀粉的電子顯微鏡影像。
[0039]比較例4:
[0040]以硝酸銀粉末溶解于純水或銀錠溶解于硝酸后再以純水稀釋的方式，配制硝酸銀濃度為100g/L的硝酸銀水溶液；加入50mL的氨水(25%)于上述硝酸銀水溶液中，使其轉(zhuǎn)換成堿性氨銀絡(luò)合物水溶液；將5g的對苯二酚溶解于IOOmL的純水中，以配制成還原溶液；將上述氨銀絡(luò)合物水溶液及還原溶液的溫度調(diào)整至10°C后，將該還原溶液傾倒入氨銀絡(luò)合物水溶液中，待反應(yīng)5至20分鐘后，移除上層液體，并以乙醇及純水清洗生成的銀粒子數(shù)次后，再將銀粒子置于60°C的烘箱中烘烤5小時，即完成比較例4的銀粉制作。請參閱圖7，其顯示比較例4的銀粉的電子顯微鏡影像。
[0041]比較例5:
[0042]以硝酸銀粉末溶解于純水或銀錠溶解于硝酸后再以純水稀釋的方式，配制硝酸銀濃度為100g/L的硝酸銀水溶液；加入50mL的氨水(25%)于上述硝酸銀水溶液中，使其轉(zhuǎn)換成堿性氨銀絡(luò)合物水溶液；將5g的對苯二酚溶解于IOOmL的純水中，以配制成還原溶液；以加熱裝置將上述氨銀絡(luò)合物水溶液及還原溶液的溫度調(diào)整至60°C后，將該還原溶液傾倒入氨銀絡(luò)合物水溶液中，待反應(yīng)5至20分鐘后，移除上層液體，并以乙醇及純水清洗生成的銀粒子數(shù)次后，再將銀粒子置于60°C的烘箱中烘烤5小時，即完成比較例5的銀粉制作。請參閱圖8，其顯示比較例5的銀粉的電子顯微鏡影像。
[0043]發(fā)明例3:
[0044]以硝酸銀粉末溶解于純水或銀錠溶解于硝酸后再以純水稀釋的方式，配制硝酸銀濃度為100g/L的硝酸銀水溶液；加入20mL的氨水(25%)于上述硝酸銀水溶液中，使其轉(zhuǎn)換成堿性氨銀絡(luò)合物水溶液；添加0.5g的氫氧化鈉于上述氨銀絡(luò)合物水溶液中，并適當(dāng)?shù)財嚢枋蛊淙芙?；?g的對苯二酚溶解于IOOmL的純水中，以配制成還原溶液；以加熱裝置將上述氨銀絡(luò)合物水溶液及還原溶液的溫度調(diào)整至30°C后，將該還原溶液傾倒入氨銀絡(luò)合物水溶液中，待反應(yīng)5至20分鐘后，移除上層液體，并以乙醇及純水清洗生成的銀粒子數(shù)次后，再將銀粒子置于60°C的烘箱中烘烤5小時，即完成發(fā)明例3的銀粉制作。請參閱圖9，其顯示發(fā)明例3的銀粉的電子顯微鏡影像。
[0045]發(fā)明例4:
[0046]以硝酸銀粉末溶解于純水或銀錠溶解于硝酸后再以純水稀釋的方式，配制硝酸銀濃度為100g/L的硝酸銀水溶液；加入30mL的氨水(25%)于上述硝酸銀水溶液中，使其轉(zhuǎn)換成堿性氨銀絡(luò)合物水溶液；添加3.0g的氫氧化鈉于上述氨銀絡(luò)合物水溶液中，并適當(dāng)?shù)財嚢枋蛊淙芙?；?g的對苯二酚溶解于IOOmL的純水中，以配制成還原溶液；以加熱裝置將上述氨銀絡(luò)合物水溶液及還原溶液的溫度調(diào)整至30°C后，將該還原溶液傾倒入氨銀絡(luò)合物水溶液中，待反應(yīng)5至20分鐘后，移除上層液體，并以乙醇及純水清洗生成的銀粒子數(shù)次后，再將銀粒子置于60°C的烘箱中烘烤5小時，即完成發(fā)明例4的銀粉制作。請參閱圖10，其顯示發(fā)明例4的銀粉的電子顯微鏡影像。
[0047]比較例6:
[0048]以硝酸銀粉末溶解于純水或銀錠溶解于硝酸后再以純水稀釋的方式，配制硝酸銀濃度為200g/L的硝酸銀水溶液；加入30mL的氨水(25%)于上述硝酸銀水溶液中，使其轉(zhuǎn)換成堿性氨銀絡(luò)合物水溶液；將5g的對苯二酚溶解于IOOmL的純水中，以配制成還原溶液；以加熱裝置將上述氨銀絡(luò)合物水溶液及還原溶液的溫度調(diào)整至30°C后，將該還原溶液傾倒入氨銀絡(luò)合物水溶液中，待反應(yīng)5至20分鐘后，移除上層液體，并以乙醇及純水清洗生成的銀粒子數(shù)次后，再將銀粒子置于60°C的烘箱中烘烤5小時，即完成比較例6的銀粉制作。請參閱圖11，其顯示比較例6的銀粉的電子顯微鏡影像。
[0049]比較例7:
[0050]以硝酸銀粉末溶解于純水或銀錠溶解于硝酸后再以純水稀釋的方式，配制硝酸銀濃度為100g/L的硝酸銀水溶液；將5g的對苯二酚溶解于IOOmL的純水中，以配制成還原溶液；以加熱裝置將上述硝酸銀水溶液及還原溶液的溫度調(diào)整至30°C后，將該還原溶液傾倒入硝酸銀水溶液中，待反應(yīng)5至20分鐘后，移除上層液體，并以乙醇及純水清洗生成的銀粒子數(shù)次后，再將銀粒子置于60°C的烘箱中烘烤5小時，即完成比較例7的銀粉制作。請參閱圖12，其顯示比較例7的銀粉的電子顯微鏡影像。
[0051]比較例8:
[0052]以硝酸銀粉末溶解于純水或銀錠溶解于硝酸后再以純水稀釋的方式，配制硝酸銀濃度為100g/L的硝酸銀水溶液；加入50mL的氨水(25%)于上述硝酸銀水溶液中，使其轉(zhuǎn)換成堿性氨銀絡(luò)合物水溶液；加入3g的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)于上述氨銀絡(luò)合物水溶液中，并適當(dāng)?shù)財嚢枋蛊渚鶆蚍稚f5g的對苯二酚溶解于IOOmL的純水中，以配制成還原溶液；以加熱裝置將上述氨銀絡(luò)合物水溶液及還原溶液的溫度調(diào)整至30°C后，將該還原溶液傾倒入氨銀絡(luò)合物水溶液中，待反應(yīng)5至20分鐘后，移除上層液體，并以乙醇及純水清洗生成的銀粒子數(shù)次后，再將銀粒子 置于60°C的烘箱中烘烤5小時，即完成比較例8的銀粉制作。請參閱圖13，其顯示比較例8的銀粉的電子顯微鏡影像。
[0053]表1為發(fā)明例I~4及比較例I~8的銀粉粒徑及外觀分析結(jié)果。表1的結(jié)果證實使用表面活性劑(三乙醇胺)的發(fā)明例I~2與未使用表面活性劑的比較例I~5相比，其銀粉粒徑明顯增大；而使用堿性調(diào)和劑(氫氧化鈉)的發(fā)明例3~4與未使用堿性調(diào)和劑的比較例6~8相比，其銀粉粒徑明顯縮小。
[0054]表1.發(fā)明例I~4及比較例I~8的銀粉粒徑及外觀分析結(jié)果
[0055]
【權(quán)利要求】
1.一種可調(diào)控粒徑的銀粉合成方法，包括以下步驟: (a)提供硝酸銀水溶液； (b)以氨水調(diào)整該硝酸銀水溶液的pH值，并使該硝酸銀水溶液轉(zhuǎn)換成氨銀絡(luò)合物水溶液； (C)添加粒徑調(diào)整劑于該氨銀絡(luò)合物水溶液中，該粒徑調(diào)整劑選自如下的一種:表面活性劑及堿性調(diào)和劑；以及 (d)將還原溶液傾倒入具有該粒徑調(diào)整劑的該氨銀絡(luò)合物水溶液中，使其還原析出銀粒子。
2.權(quán)利要求1的可調(diào)控粒徑的銀粉合成方法，其中步驟(a)的該硝酸銀水溶液的制備方式選自如下的一種:將硝酸銀粉末溶解于純水后再以純水稀釋；及將銀錠溶解于硝酸后再以純水稀釋。
3.權(quán)利要求1的可調(diào)控粒徑的銀粉合成方法，其中步驟(a)的該硝酸銀水溶液中的硝酸銀濃度為50至200g/L。
4.權(quán)利要求1的可調(diào)控粒徑的銀粉合成方法，其中步驟(b)的該氨水的添加量為該硝酸銀水溶液體積的10%至100%。
5.權(quán)利要求1的可調(diào)控粒徑的銀粉合成方法，其中步驟(c)的該表面活性劑為三乙醇胺。
6.權(quán)利要求5的可調(diào)控粒徑的銀粉合成方法，其中三乙醇胺與該硝酸銀水溶液中的硝酸銀的質(zhì)量比不大于0.5。
7.權(quán)利要求1的可調(diào)控粒徑的銀粉合成方法，其中步驟(c)的該堿性調(diào)和劑為氫氧化鈉。
8.權(quán)利要求7的可調(diào)控粒徑的銀粉合成方法，其中氫氧化鈉與該硝酸銀水溶液中的硝酸銀的質(zhì)量比不大于0.3。
9.權(quán)利要求1的可調(diào)控粒徑的銀粉合成方法，其中步驟(d)的該還原溶液是以對苯二酚溶解于純水配制而成。
10.權(quán)利要求9的可調(diào)控粒徑的銀粉合成方法，其中步驟(a)的該硝酸銀水溶液中的硝酸銀與該還原溶液中的對苯二酚的質(zhì)量比為I至5。
11.權(quán)利要求1的可調(diào)控粒徑的銀粉合成方法，其合成反應(yīng)溫度控制在10至60°C之間。
12.權(quán)利要求1的可調(diào)控粒徑的銀粉合成方法，其中在步驟(d)之后，還包括進(jìn)行清洗步驟，以乙醇及純水清洗所述銀粒子數(shù)次。
13.權(quán)利要求12的可調(diào)控粒徑的銀粉合成方法，其中在該清洗步驟之后，還包括進(jìn)行烘干步驟，將所述銀粒子置于60°C的烘箱中烘烤5小時。
【文檔編號】B22F9/24GK103846451SQ201310019351
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月6日
【發(fā)明者】陳鐿夫, 張瑞東, 董寰乾 申請人:中國鋼鐵股份有限公司