CN103042230A

CN103042230A - 一种微米级电子浆料用球形银粉的制备方法

Info

Publication number: CN103042230A
Application number: CN2013100014103A
Authority: CN
Inventors: 杨生春; 杨啊涛; 张婕; 梁淑华; 杨志懋; 丁秉钧; 宋晓平
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2013-01-05
Filing date: 2013-01-05
Publication date: 2013-04-17

Abstract

本发明涉及一种微米级电子浆料用球形银粉的制备方法,以牛血清蛋白作为生物模板(分散剂),加入碱性银盐溶液和抗坏血酸混合，搅拌均匀反应，所得沉淀干燥后，制备出球形度高，表面光洁，粒度分布范围窄的微米级银粉。该方法制得的球形银粉粒度在0.2～1μm范围内可控，对环境安全友好、生产成本低，工艺过程简单、制备周期短且易于大规模生产。

Description

一种微米级电子浆料用球形银粉的制备方法

技术领域

本发明属于电子浆料制造技术领域，具体涉及一种微米级电子浆料用球形银粉的制备方法。

背景技术

电子信息产业的迅速发展，带动了电子浆料和超细银粉行业的发展。电子浆料是一种集冶金、化工、电子技术为一体的高技术电子功能材料，是制作电子元器件必不可少的材料之一，广泛用于制造厚膜集成电路、多层陶瓷电容器、导电油墨、太阳能电池电极及其他电子元件中。银因具有最优常温导电性和导热性而广泛应用于电子工业中，电子浆料用银粉已受到越来越多的关注。

银浆料的好坏、导电银浆成膜后的导电率和致密性等关键技术指标都是由超细银粉的性能决定。银粉的形状、粒度等因素将影响银浆的性能，所以银粉的制备显得尤为重要。

现有导电银浆中的银粉普遍采用液相化学还原法制备得到，但现有的制备工艺不仅过程相对复杂，制备周期较长，环境污染较重，而且制得的产品在纯度、粒径、形貌等性能特征上往往难以满足后续应用的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粒径分布范围窄、分散性优良、球形度高、表面光洁性好，且工艺过程简单、制备周期短、制备过程的重现性好、制备环境安全友好的微米级电子浆料用球形银粉的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1）分别用蒸馏水配制0.02～0.8mol/L的硝酸银溶液A和0.02～0.8mol/L的抗坏血酸溶液C，取硝酸银质量5～15％的牛血清蛋白溶解在蒸馏水中配制成质量分数为0.5％～2％溶液B；

2）将A溶液倒入B溶液中，再加入氨水调节初始ph值为8～10，搅拌均匀后再按抗坏血酸：硝酸银＝1～1.5︰1的摩尔比快速加入抗坏血酸溶液或抗坏血酸固体粉末，反应十分钟后，停止搅拌，最后经过超声波分散后静置、分离、洗涤后干燥，即得到微米球形银粉。

所述的氨水的质量浓度为25～28％。

所述的超声分散是采用超声波处理6～10min。

所述的洗涤是依次采用蒸馏水和无水乙醇各洗涤1～3次。

所述的干燥是在50～60℃下干燥4～8h。

按本发明的制备方法所制备的球形银粉的粒径在0.2～1μm，球形度高，粒径分布范围窄，特别适合制备太阳能电池电极及导电油墨用银浆的球形银粉。

本发明以牛血清蛋白作为生物模板即分散剂，以抗坏血酸为还原剂，反应温度控制在15℃～30℃。反应温度对制得的银粉颗粒大小、表面光洁度、分散性等均有影响。提高反应温度将使形核和长大的速率都将增大，当还原剂以较快速度加入时，反应过程剧烈不利于得到表面光洁度和均匀性好的银粉,且温度升高对蛋白质结构也有重要影响,实验发现温度过高时,银粉球形度和表面光洁性同样会下降。因此，反应温度不宜过高或过低，优选维持在20℃附近。

经过实验发现，硝酸银溶液浓度如果过低，银粉的一次产量过少，不能满足实际生产需要；硝酸银浓度如果过大（例如超过1mol/L），还原反应过程可能过于剧烈，反应不均匀，容易导致制备的银粉表面形貌不够光洁和粒径分布范围变宽。基于此，上述制备方法的步骤（1）中，所述硝酸银溶液的浓度优选控制在0.02～0.8mol/L。

如果牛血清蛋白的用量过少，则制备得到的银粉球形度不好，有一定程度的团聚现象，且球形银粉容易分散不均匀；如果牛血清蛋白的用量的过大，银粉粒径则不断减小，形貌容易变得不规则，同时，溶液中牛血清蛋白过多，使银粉的洗涤变得相对困难，也提高了制备成本。基于此，牛血清蛋白的量控制在硝酸银质量的5%～15%。

同样经过实验发现随着硝酸银浓度的提高,PH值也得提高才能制得球形度高,分散性好的高质量银粉,同时也发现还原剂的添加方式对银粉形貌和粒度的影响,本实验优先采用快速加入。

同现有技术相比,本发明方法有如下优点或积极效果：

1）用牛血清蛋白做生物模板(分散剂),分散性能好,水溶性好,价格低廉，无毒无污染,对反应环境温和,便于清洗过滤。

2）传统的合成方法一般采用高温，表面活性剂和有机溶剂等，这并不符合微/纳米材料合成方法简单，过程绿色环保，大规模合成的发展趋势。本发明采用牛血清蛋白作为生物模板(分散剂)，利用牛血清蛋白结构上的羟基和硫氢基等官能团和化学键对一些无机阴阳离子具有较强的亲和力来诱导合成球形结构的银颗粒。

3）银粉颗粒的大小和均匀度对银浆的电性能影响明显，该发明制备的球形银粉表面光滑、均匀性好、分散性好、光泽度好，杂质含量小，粒径分布在0.2～1μm，可以很好适用在太阳能电池银浆料中。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的球形银粉的SEM照片。

图2为本发明实施例3制备的球形银粉的SEM照片。

图3为本发明实施例4制得的银粉的XRD图。

具体实施方式

下述实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

1）分别用蒸馏水配制0.02mol/L的硝酸银溶液A和0.02mol/L的抗坏血酸溶液C，取硝酸银质量5％的牛血清蛋白溶解在蒸馏水中配制成溶液B；

2）在15℃下将A溶液倒入B溶液中，再加入质量浓度为25～28％的氨水调节初始ph值为8，搅拌均匀后再按抗坏血酸：硝酸银＝1：1的摩尔比快速加入抗坏血酸溶液C，反应十分钟后，停止搅拌，最后经过超声波分散6min后静置、分离、依次采用蒸馏水和无水乙醇各洗涤1～3次后在50℃下干燥8h，即得到平均粒径为0.96μm的球形银粉，如图1所示。

实施例2：

1）分别用蒸馏水配制0.04mol/L的硝酸银溶液A和0.08mol/L的抗坏血酸溶液C，取硝酸银质量8％的牛血清蛋白溶解在蒸馏水中配制成溶液B；

2）在20℃下将A溶液倒入B溶液中，再加入质量浓度为25～28％的氨水调节初始ph值为9，搅拌均匀后再按抗坏血酸：硝酸银＝1.2︰1的摩尔比快速加入抗坏血酸溶液C，反应十分钟后，停止搅拌，最后经过超声波分散8min后静置、分离、依次采用蒸馏水和无水乙醇各洗涤1～3次后在55℃下干燥6h，即得到平均粒径为0.53μm的球形银粉。

实施例3：

1）分别用蒸馏水配制0.8mol/L的硝酸银溶液A和0.8mol/L的抗坏血酸溶液C，取硝酸银质量10％的牛血清蛋白溶解在蒸馏水中配制成溶液B；

2）在25℃下将A溶液倒入B溶液中，再加入质量浓度为25～28％的氨水调节初始ph值为8.5，搅拌均匀后再按抗坏血酸：硝酸银＝1.4︰1的摩尔比快速加入抗坏血酸溶液C，反应十分钟后，停止搅拌，最后经过超声波分散10min后静置、分离、依次采用蒸馏水和无水乙醇各洗涤1～3次后在52℃下干燥7h，即得到平均粒径为0.34μm的球形银粉，如图2所示。

实施例4：

1）分别用蒸馏水配制0.5mol/L的硝酸银溶液A，0.8mol/L的抗坏血酸溶液C，取硝酸银质量12％的牛血清蛋白溶解在蒸馏水中配制成溶液B；

2）在20℃下将A溶液倒入B溶液中，再加入质量浓度为25～28％的氨水调节初始ph值为9.5，搅拌均匀后再按抗坏血酸：硝酸银＝1.5︰1的摩尔比快速加入抗坏血酸固体溶液C，反应十分钟后，停止搅拌，最后经过超声波分散7min后静置、分离、依次采用蒸馏水和无水乙醇各洗涤1～3次后在58℃下干燥5h，即得到平均粒径为0.88μm的球形银粉，其XRD如图3所示。

实施例5：

1）分别用蒸馏水配制0.5mol/L的硝酸银溶液A，取硝酸银质量15％的牛血清蛋白溶解在蒸馏水中配制成溶液B；

2）在30℃下将A溶液倒入B溶液中，再加入质量浓度为25～28％的氨水调节初始ph值为10，搅拌均匀后再按抗坏血酸：硝酸银＝1.3︰1的摩尔比快速加入抗坏血酸固体粉末，反应十分钟后，停止搅拌，最后经过超声波分散9min后静置、分离、依次采用蒸馏水和无水乙醇各洗涤1～3次后在60℃下干燥4h，即得到平均粒径为0.21μm的球形银粉。

Claims

1.一种微米级电子浆料用球形银粉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2）在15℃～30℃下将A溶液倒入B溶液中，再加入氨水调节初始ph值为8～10，搅拌均匀后再按抗坏血酸：硝酸银＝1～1.5︰1的摩尔比快速加入抗坏血酸溶液或抗坏血酸固体粉末，反应十分钟后，停止搅拌，最后经过超声波分散后静置、分离、洗涤后干燥，即得到微米球形银粉。

2.根据权利要求1所述的微米级电子浆料用球形银粉的制备方法，其特征在于：所述的氨水的质量浓度为25～28％。

3.根据权利要求1所述的微米级电子浆料用球形银粉的制备方法，其特征在于：所述的超声分散是采用超声波处理6～10min。

4.根据权利要求1所述的微米级电子浆料用球形银粉的制备方法，其特征在于：所述的洗涤是依次采用蒸馏水和无水乙醇各洗涤1～3次。

5.根据权利要求1所述的微米级电子浆料用球形银粉的制备方法，其特征在于：所述的干燥是在50～60℃下干燥4～8h。