CN106041352B - 一种有机酸银包覆纳米银颗粒及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机酸银包覆纳米银颗粒及其制备方法和应用。所述有机酸银包覆纳米银颗粒的特征在于，所述纳米银颗粒被有机酸银包覆，被包覆的颗粒平均粒径为6～12nm，且分散均匀。所述有机酸银包覆纳米银颗粒的制备方法如下：(1)将NaOH、有机酸和去离子水混合，加热至一定温度，随即加入硝酸银，搅拌，静置分层，取上层白色的蜡状物质；(2)将上述步骤(1)中白色物质离心，洗涤，烘干，然后在氮气中加热至220～280℃，保温80～100min，制得有机酸银包覆纳米银颗粒。本发明制备方法操作简单，安全可靠，成本低廉，工业应用前景广阔，制得的机酸银包覆纳米银颗粒可作为钎料用于电子封装。

Description

一种有机酸银包覆纳米银颗粒及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于纳米材料领域，具体涉及为一种有机酸银包覆纳米银颗粒及其制备方法和应用，该方法制备的纳米银颗粒被有机物包覆以避免纳米颗粒的团聚，可直接作为钎料应用于电子封装领域。
背景技术
在微电子工业中，含铅的焊料由于具有易处理、润湿性良好和价格低廉等优点曾经被广泛地运用。但是，铅及其化合物是有毒物质，长期使用会对环境和人类造成危害，所以含铅焊料逐渐被各个国家禁止使用。目前使用较为广泛的无铅钎料有Sn-Bi、Sn-Ag-Cu和Sn-Cu等，这些焊料具有熔点低的特点。但是，当电子封装材料需要耐高温时，这类焊料就无法满足需要。银具有较高的电导率、热导率和抗热疲劳性能，此外，银的熔点较高(960℃)，因此银是较合适的耐高温电子封装材料。当银颗粒的尺寸降低至纳米级别时，由于尺寸效应会导致其熔点显著降低，因此纳米银可作为钎料用于电子封装领域，达到连接温度较低，而使用温度较高的目的。
纳米银制备方法较多，包括液相化学法、电离辐射还原、激光烧蚀、真空蒸镀及光电化学还原法等，液相化学法与其他方法相比具有成本低廉及工艺简单等优点。曹阳等人采用液相化学还原法制备出平均粒径为20～30nm的纳米银颗粒；邹贵生等人同样采用液相化学还原法，以PVP和硝酸银为原料制备出平均粒径为40nm的纳米银颗粒。由于纳米颗粒表面能较高，极易发生团聚现象，因此，制备分散性好且尺寸小的有机物包覆纳米银钎料是电子封装领域的关键技术之一。
发明内容
针对现有技术中液相化学法制备纳米银中所涉及的团聚和粒径较大的问题，本发明的目的是提供一种有机酸银包覆纳米银颗粒及其制备方法和应用。本发明制得的有机酸银包覆纳米银颗粒分散性好、不团聚、粒径较小，可直接作为钎料用于电子封装。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种有机酸银包覆纳米银颗粒，其特征在于，所述纳米银颗粒被有机酸银包覆，被包覆的颗粒平均粒径为6～12nm，且分散均匀。所述有机酸银包覆纳米银颗粒的结构示意图如图1所示。
按上述方案，优选地，所述有机酸银为月桂酸银或抗坏血酸银。
一种有机酸银包覆纳米银颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将NaOH、有机酸和去离子水混合，加热至一定温度，随即加入硝酸银，搅拌，静置分层，取上层白色的蜡状物质；
(2)将上述步骤(1)中白色物质离心洗涤，烘干，然后在氮气中加热至220～280℃，保温80～100min，制得有机酸银包覆纳米银颗粒。
按上述方案，优选地，所述NaOH、有机酸、去离子水和硝酸银的摩尔比为：1：1～1.1：2000～2500：1～2。
按上述方案，优选地，所述有机酸为月桂酸或抗坏血酸。
按上述方案，优选地，步骤(1)中所述加热温度为75～85℃。
按上述方案，优选地，步骤(1)中所述搅拌时间为1.5h。
按上述方案，优选地，步骤(2)中所述离心洗涤具体为：在7000r/min的离心转速下，用去离子水和酒精分别洗涤数次，每次洗涤时间为10min，目的是去除杂质。
按上述方案，优选地，步骤(2)中所述烘干温度为70～80℃，时间为6～8h。
本发明还提供上述有机酸银包覆纳米银颗粒作为钎料在电子封装领域的应用。
本发明的基本原理如下：
先通过液相化学法先制得有机酸银，然后通过有机酸银分解得到有机酸银包覆纳米银颗粒。由于有机酸银具有活性醛基，还原性醛基能够作为金属离子的还原及金属团簇成核的场所；有机酸银具有长直链分子结构，分子间和分子内氢键的作用形成了分子水平上的独立空间，为纳米离子的成长提供了很好的模板，该模板阻碍了颗粒进一步长大，起到包覆纳米银颗粒并防止其团聚的作用。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明所得到的有机酸银包覆纳米银颗粒分散均匀，无团聚现象；
(2)本发明所得到的有机酸银包覆纳米银颗粒尺寸小，平均粒径只有6～12nm，在常温下具有良好的稳定性；
(3)本发明制备方法操作简单，安全可靠，成本低廉，易于实施，工业应用前景广阔。
附图说明
图1是本发明有机酸银包覆纳米银颗粒的结构示意图。
图2是实施例1采用月桂酸所制备的月桂酸银包覆纳米银颗粒TEM图。
图3是实施例2采用抗坏血酸所制备的抗坏血酸银包覆纳米银颗粒TEM图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
使用月桂酸等为原料制备有机酸银包覆纳米银颗粒，具体步骤如下：
(1)将0.015mol的NaOH、0.016mol的月桂酸和600ml的去离子水混合，并加热至80℃，随即加入0.015mol的硝酸银，搅拌1.5h后，静置后分层，取出上层白色的蜡状物质即包含少量杂质的月桂酸银；
(2)将上述步骤(1)中白色蜡状物质用去离子水和酒精分别离心清洗3次、1次，离心速率为7000r/min，每次清洗时间为10min，目的是去除杂质；然后将其烘干，温度为80℃，干燥时间为6h；最后，在氮气中加热至250℃，保温90min，得粉末状月桂酸银包覆纳米银颗粒。
图2是本实施例制得的月桂酸银包覆纳米银颗粒的TEM照片。可以看出纳米银颗粒分散均匀，无团聚现象，粒径较小，平均粒径约为6.5nm。
实施例2
使用抗坏血酸等为原料制备有机酸银包覆纳米银颗粒，具体步骤如下：
(1)将0.014mol的NaOH、0.015mol的抗坏血酸和550ml的去离子水混合，并加热至80℃，随即加入0.02mol的硝酸银，搅拌1.5h后，静置后分层，取上层白色的蜡状物质即包含少量杂质的抗坏血酸银；
(2)将上述步骤(1)中白色蜡状物质用去离子水和酒精分别离心清洗4次、1次，离心速率为7000r/min，每次清洗时间为10min，目的是去除杂质；然后将其烘干，温度为75℃，干燥时间为8h；最后，在氮气中加热至230℃，保温100min，得粉末状抗坏血酸银包覆纳米银颗粒。
图3是本实施例制得的抗坏血酸银包覆纳米银颗粒的TEM照片。从该图可以看出纳米银颗粒分散均匀，无团聚现象，粒径小，平均粒径约为11.7nm。

Claims (9)

1.一种有机酸银包覆纳米银颗粒，所述纳米银颗粒被有机酸银包覆，被包覆的颗粒平均粒径为6～12nm，且分散均匀，其特征在于，由下述方法制备得到：
(1)将NaOH、有机酸和去离子水混合，加热至一定温度，随即加入硝酸银，搅拌，静置分层，取上层白色的蜡状物质；所述NaOH、有机酸、去离子水和硝酸银的摩尔比为：1：1～1.1：2000～2500：1～2；
(2)将上述步骤(1)中白色物质离心洗涤，烘干，然后在氮气中加热至220～280℃，保温80～100min，制得有机酸银包覆纳米银颗粒。
2.根据权利要求1所述的有机酸银包覆纳米银颗粒，其特征在于，所述有机酸银为月桂酸银或抗坏血酸银。
3.一种有机酸银包覆纳米银颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将NaOH、有机酸和去离子水混合，加热至一定温度，随即加入硝酸银，搅拌，静置分层，取上层白色的蜡状物质；所述NaOH、有机酸、去离子水和硝酸银的摩尔比为：1：1～1.1：2000～2500：1～2；
(2)将上述步骤(1)中白色物质离心洗涤，烘干，然后在氮气中加热至220～280℃，保温80～100min，制得有机酸银包覆纳米银颗粒。
4.根据权利要求3所述的有机酸银包覆纳米银颗粒的制备方法，其特征在于，所述有机酸为月桂酸或抗坏血酸。
5.根据权利要求3所述的有机酸银包覆纳米银颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述加热温度为75～85℃。
6.根据权利要求3所述的有机酸银包覆纳米银颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述搅拌时间为1.5h。
7.根据权利要求3所述的有机酸银包覆纳米银颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述离心洗涤具体为：在7000r/min的离心转速下，用去离子水和酒精分别洗涤数次，每次洗涤时间为10min。
8.根据权利要求3所述的有机酸银包覆纳米银颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述烘干温度为70～80℃，时间为6～8h。
9.权利要求1或2中所述有机酸银包覆纳米银颗粒作为钎料在电子封装领域的应用。
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