KR20180058389A - Synthesis of monodispersed spherical silver particles - Google Patents

Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing monodispersed spherical fine silver particles using a wet reduction manner, which comprises the following steps of: setting a mixed solution prepared by dissolving hydroquinone and potassium sulfate as a reducing agent and adding acacia powder as a dispersing agent as a reducing solution; and rapidly adding the solution to a mixed solution of silver nitrate and an ammonia solution to manufacture spherical fine silver particles monodispersed at a low temperature.

Description

단분산 구형 미세 은 입자의 제조방법{Synthesis of monodispersed spherical silver particles}[0001] The present invention relates to a method for producing monodispersed spherical silver particles,

본 발명은 질산은으로부터 단분산 구형 미세 은 입자를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분산제로 아카시아 분말을 사용하여 구형 은 입자의 형태 및 분산도를 더욱 증가시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing monodisperse spherical fine silver particles from silver nitrate, and more particularly to a method for further increasing the morphology and dispersion of spherical silver particles using an acacia powder as a dispersing agent.

은은 귀금속이기도 하지만 세계 전체 생산량의 70% 이상을 공업용으로 사용하고 있는 산업적 응용이 매우 큰 금속이고 항균, 살균 효과 백금을 제외한 모든 금속 가운데 가장 큰 전기전도성을 가지고 있다. Silver is also a precious metal, but it has the largest electrical conductivity among all the metals except platinum, which is an industrially applied metal that uses more than 70% of the world's production for industrial use.

은은 건축자재, 냉장고 등의 가전제품, 섬유, 신발류, 주방, 유아용품, 자동차 기능 소재 등의 소비재와 더불어 페이스트 상태로 가공하여 각종 전자기기 등의 결함소재 및 도전성 도료, 접착재의 필수 소재로 많이 사용되고 있다. Silver is widely used as an essential material for defective materials such as various electronic devices, conductive paints, and adhesives by processing in paste state with consumer products such as building materials, refrigerators, consumer goods such as textiles, footwear, kitchenware, have.

근래에는 전자부품의 급격한 소형화, 고정밀화와 함께 고 신뢰성의 요구가 증대하고 있어 미세 은 입자의 사용분야는 계속 증대할 것으로 기대되며, 특히 입도분포가 좁아 균일하게 단분산된 은 입자가 요구된다.In recent years, demands for high reliability have been increasing with the rapid miniaturization and high precision of electronic parts, and the use field of fine silver particles is expected to continue to increase. Particularly, uniformly monodispersed silver particles are required because the particle size distribution is narrow.

금속 미세 입자를 제조하는 방법은 화학적 합성 방법, 기계적 제조방법, 전기적 제조방법이 있는데, 이중 저비용으로 균일한 입자 합성이 가능한 화학적 합성 방법, 그 중에서도 습식환원법을 이용한 은 미세 입자를 만드는 기술이 필요한 실정이다. There are chemical synthesis methods, mechanical manufacturing methods, and electrical manufacturing methods for producing fine metal particles. Among them, a chemical synthesis method capable of uniform particle synthesis at a low cost, in particular, a technique for making silver fine particles using a wet reduction method to be.

한국특허공개 제 2002-0017490호에는 질산은을 증류수에 용해 시킨 후 암모니아수를 첨가하여 pH를 11로 조정하고 하이드로퀴논으로 10~180분간 환원하여 구형 은 분말을 제조하는 방법을 제시하고 있다. 이 방법에 의하면, 구형의 1~2㎛ 크기의 은 분말을 상온에서 단시간 내에 얻을 수 있다고 한다. 이를 개선한 방법으로 한국특허공개 제 2010-0083224호에서는 1~25℃ 정도의 저온에서 상기 기재된 방법으로 제조하였을 때 더욱 균일하고 구형에 가까운 은 미세 입자를 얻어낼 수 있다고 한다. 본 출원인들은 상기 문헌에 기재된 실시 예에 따라 구형은 분말을 제조한 결과, 은 분말이 용이하게 얻어짐을 확인하였으나, 분산제로 사용되어 진 젤라틴이 증류수에 잘 용해되지 않아 반응에 어려움을 겪었고 또한 저온에서 쉽게 응고되어 은 미세 입자의 분산도를 저해하게 되고 은 입자들끼리 엉겨붙어 완벽하게 단분산 되었다고 보기는 어려우며 크기와 형태가 균일하지 않았다. 따라서 이러한 문제점들의 개선이 필요한 실정이다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-0017490 discloses a method of preparing spherical silver powder by dissolving silver nitrate in distilled water, adding ammonia water to adjust pH to 11, and reducing with hydroquinone for 10 to 180 minutes. According to this method, a spherical silver powder having a size of 1 to 2 μm can be obtained at room temperature in a short time. As a method for improving this, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2010-0083224 suggests that when manufactured by the above-described method at a low temperature of about 1 to 25 ° C, more uniform and spherical silver fine particles can be obtained. The inventors of the present invention confirmed that silver powder was easily obtained as a result of preparing spherical silver powder according to the embodiment described in the above document. However, since gelatin used as a dispersing agent did not dissolve well in distilled water, It was easily solidified, which inhibited the dispersion of the fine particles, and it was difficult to say that the silver particles were entangled with each other to be completely monodispersed, and the size and shape were not uniform. Therefore, it is necessary to improve these problems.

본 발명의 발명자들은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단순공정으로 쉽게 제조할 수 있어 경제적인 효과와 더 향상된 미세 은 입자의 제조방법을 제공하는 것을, 발명의 목적으로 한다. It is an object of the present invention to provide an economical effect and a method of manufacturing fine silver particles which can be easily manufactured by a simple process to solve the problems of the prior art as described above.

상기한 과제 해결을 위하여, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는 미세 은 입자의 제조방법을 그 특징으로 한다 :In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is characterized by a method for producing fine silver particles, comprising the steps of:

ⅰ)질산은과 암모니아수를 혼합하여 제 1용액을 제조하는 단계;I) preparing a first solution by mixing silver nitrate and ammonia water;

ⅱ)증류수에 하이드로퀴논 및 황산칼륨을 용해 시키고 아카시아 분말을 포함하는 제 2용액을 제조하는 단계;Ii) dissolving hydroquinone and potassium sulfate in distilled water and preparing a second solution comprising acacia powder;

ⅲ)상기 제 1용액과 제 2용액을 저온 상태에서 급격하게 혼합시켜 미세 은 입자를 생성시키는 단계;Iii) rapidly mixing the first solution and the second solution at a low temperature to produce fine silver particles;

ⅳ)생성된 미세 은 입자를 수득하여 수세, 건조 시키는 단계;로 구성된다.Iv) obtaining fine silver particles to be washed, followed by washing with water and drying.

이하, 본 발명에 따른 단분산 구형 은 분말의 제조 방법을 상세히 설명한다. Hereinafter, a method for producing a monodispersed spherical silver powder according to the present invention will be described in detail.

본 발명은 화학환원법에 의한 단분산 구형 미세 은 입자 제조를 위해서, 상기 제 1용액과 제 2용액의 혼합용액 1L 중 질산은 0.3 내지 3M, 하이드로퀴논 0.005 내지 0.1M, 및 황산칼륨 0.005 내지 0.05M을 함유하고, 아카시아 분말은 1ml 당 1 내지 5mg을 함유하도록 한다. 이때 염기성 수용액은 제 1용액의 pH가 10 내지 13이 될 때 까지 암모니아수로 조절하면서 첨가한다. The present invention relates to a method for producing monodispersed spherical fine silver particles by a chemical reduction method, comprising the steps of: 0.3 to 3 M of nitric acid, 0.005 to 0.1 M of hydroquinone and 0.005 to 0.05 M of hydroquinone in 1 L of the mixed solution of the first solution and the second solution , And the acacia powder is contained in an amount of 1 to 5 mg per 1 ml. The basic aqueous solution is added while adjusting the pH of the first solution to 10 to 13 with ammonia water.

본 발명에서는 은 입자의 분산성을 향상시키기 위해서 하이드로퀴논 용액을 사용한 환원용액에 분산제로 알려진 아카시아 분말을 첨가하였다. 아카시아 분말의 첨가량이 증가함에 따라 생성되는 은 입자들은 분산제의 영향으로 응집하려는 경향에서 벗어나기 때문에 입자의 크기가 작아지나 투입량이 5mg/ml 이상을 첨가하게 되면 입자의 크기는 작아지는 이점은 있으나, 용액 상에서의 침전분리 속도를 현저하게 떨어뜨리기 때문에 건조된 분말을 얻기 매우 힘들다. 그리고 1mg/ml 이하에서는 분산제의 양이 너무 적어 완전히 분산되지 않고 입자 크기가 1.5㎛ 이상이 되기 때문에 아카시아 분말의 양은 1 ~ 5mg/ml 이하로 바람직하게는 5mg/ml를 부가하는 것이 좋다.In the present invention, acacia powder known as a dispersing agent is added to a reducing solution using a hydroquinone solution to improve the dispersibility of silver particles. As the added amount of acacia powder increases, the silver particles generated are deviated from the tendency of agglomeration due to the effect of the dispersing agent. However, if the addition amount of 5 mg / ml or more is added, the particle size is advantageously decreased, It is very difficult to obtain a dried powder because the precipitation separation rate on the powder is remarkably lowered. When the concentration is less than 1 mg / ml, the amount of the dispersing agent is too small to be completely dispersed and the particle size becomes 1.5 μm or more. Therefore, the amount of the acacia powder is preferably 1-5 mg / ml or less, preferably 5 mg / ml.

이와 같이 본 발명의 단분산 구형 미세 은 입자 제조방법은 환원제로 하이드로퀴논, 분산제로 아카시아 분말을 이용하였고, 저온의 온도조건을 통하여 단순 공정으로 입자사이즈 0.2 ~ 1.5㎛의 미세결정으로 제조되는 효과를 갖는다. 이는 전자재료용 페이스트 등의 고기능성 정밀소재에서 요구되는 물리화학적 특성에 적합한 소재로 이용될 수 있다.As described above, the monodisperse spherical fine silver particle manufacturing method of the present invention uses hydroquinone as a reducing agent and acacia powder as a dispersing agent and can produce microcrystals having a particle size of 0.2 to 1.5 μm by a simple process at a low temperature . This can be used as a material suitable for the physicochemical properties required in high-performance precision materials such as electronic material paste.

도 1은 본 발명의 공정도를 도식한 것이다.
도 2는 한국특허공개 제 2010-0083224호의 실시 예에 따라 은 분말을 제조한 결과를 주사전자현미경을 통하여 15000배의 배율로 관찰한 것이다.
도 3은 상기 방법으로 제조하여 분산제로 아카시아 분말을 사용하여 은 입자를 제조한 결과를 주사전자현미경을 통하여 10000배의 배율로 관찰한 것이다.
도 4는 수득 된 은 입자를 X-선회절분석 패턴을 관찰한 것이다.Figure 1 illustrates a process diagram of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the results of silver powder production by a scanning electron microscope at a magnification of 15,000 according to an embodiment of Korean Patent Publication No. 2010-0083224.
FIG. 3 is a graph showing the results of silver particle production using an acacia powder as a dispersing agent and a scanning electron microscope at a magnification of 10,000 times.
Fig. 4 shows the X-ray diffraction analysis pattern of the obtained silver particles.

본 발명은 하기의 실시 예에 의하여 더 잘 이해할 수 있고, 하기의 실시 예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며, 첨부한 특허 청구에 의하여 한정되는 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.The present invention can be better understood by the following examples, which are for the purpose of illustrating the present invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.

모든 실험은 은 입자의 물성을 평가하기 위하여 X-선회절분석기를 이용하여 결정상을 조사하였고, 은 입자의 크기와 형상을 분석하기 위해 주사전자현미경을 이용해 관찰하였다. All the experiments were carried out using an X-ray diffractometer to evaluate the physical properties of the silver particles, and the size and shape of the silver particles were observed using a scanning electron microscope.

[실시 예][Example]

비커에 10ml 증류수를 담고 질산은 5.1g을 녹여 3M의 질산은 수용액을 제조한 다음, 암모니아수를 가해준다. 이때 용액의 색이 다시 투명하게 될 때까지 첨가하여 제 1용액을 제조한다. 다른 비커에 증류수 390ml를 담고 하이드로퀴논 4.4g과 황산칼륨 1.4g을 용해 시키고 여기에 아카시아 분말 2g을 용해 시켜 제 2용액을 만든다. 제 1용액과 제 2용액을 10초 이내로 급속하게 혼입시킨다. 환원반응이 끝난 반응용액은 여액으로부터 은 분말을 수득하고, 증류수로 4~5회 세척하고 오븐에서 24시간 건조 시킨다. 수득 된 은 분말은 X-선회절분석기로 결정상을 조사하였고, 주사전자현미경으로 입자의 형상 크기 및 입도 분포를 관찰하였다. To the beaker is added 10 ml of distilled water and 5.1 g of silver nitrate is dissolved to prepare a 3 M aqueous silver nitrate solution, followed by addition of ammonia water. At this time, the solution is added until the color of the solution becomes transparent again to prepare the first solution. In another beaker, 390 ml of distilled water was placed, 4.4 g of hydroquinone and 1.4 g of potassium sulfate were dissolved, and 2 g of acacia powder was dissolved therein to prepare a second solution. The first solution and the second solution are mixed rapidly within 10 seconds. The reaction solution after the reduction reaction is obtained silver powder from the filtrate, washed 4 to 5 times with distilled water and dried in an oven for 24 hours. The obtained silver powder was irradiated with a crystal phase by an X-ray diffractometer, and the shape size and particle size distribution of the particles were observed with a scanning electron microscope.

Claims (1)

습식환원법으로 구형의 미세 은 입자를 제조하는 방법에 있어서
질산은을 증류수에 용해하고 짙은 갈색 빛의 용액의 색이 투명해질 때까지 암모니아수를 첨가하여 제 1용액을 만드는 단계;
증류수에 환원제인 하이드로퀴논과 황산칼륨을 용해하고 분산제로 아카시아분말을 첨가하여 제 2용액을 만드는 단계;
상기 제 2용액을 제 1용액에 급속히 혼합시키는 단계;
은 미세입자를 참전시키는 단계;및
생성된 구형 은 미세입자를 채취하여 수세, 건조 시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 단분산 된 구형 은 미세 입자의 제조방법.In the method of producing spherical fine silver particles by the wet reduction method
Dissolving silver nitrate in distilled water and adding ammonia water until the color of the dark brown solution becomes transparent;
Dissolving hydroquinone and potassium sulfate as reducing agents in distilled water and adding acacia powder as a dispersing agent to prepare a second solution;
Rapidly mixing the second solution into the first solution;
Energizing the fine particles; and
Wherein the resulting spherical shape is formed by collecting fine particles, washing with water, and drying the spherical shape.

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