專利名稱：電化學(xué)輔助制備特殊形態(tài)銀粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電化學(xué)還原方法輔助制備特殊形態(tài)納米銀粉體的方法。
背景技術(shù)：
近年來，貴金屬顆粒的納米結(jié)構(gòu)由于其優(yōu)越的化學(xué)、電子、磁性、光學(xué)、熱學(xué)和催化性能越來越受到人們的重視。納米銀粉作為一種功能材料在電子工業(yè)中應(yīng)用較多，主要用于制造含銀的導(dǎo)電漿料，以及某些電子器件和高檔堿性鋅銀蓄電池的電極。在當(dāng)今迅速發(fā)展的微電子工業(yè)中，對(duì)高純納米銀粉的市場需求也在不斷大幅增加。同時(shí)納米銀粒子也是極佳的生物材料和環(huán)境材料，具有對(duì)人體無毒害，高效殺菌滅菌的特點(diǎn)；納米銀粉在催化、 傳熱、醫(yī)療等許多方面都有所應(yīng)用。眾所周知，催化活性和選擇性都取決于金屬納米顆粒的尺寸和形狀。因此，形狀和尺寸控制良好對(duì)于合成銀的應(yīng)用是至關(guān)重要的。傳統(tǒng)制造銀粉的方法一般有氧化銀熱分解法、有機(jī)銀熱分解法、還原劑還原法、 電解陰極沉積法等。在王璐等人的工作中(公開號(hào)CN1227148)，以銀錠為原料，用硝酸溶液，制成高純硝酸銀溶液，與分散劑混合加入氨水制成銀氨絡(luò)離子溶液，與還原劑溶液通過特質(zhì)噴頭混合，同時(shí)用高能攪拌器攪拌，制成高分散性球形超微銀粉?；瘜W(xué)方法制備納米銀粉的工藝環(huán)節(jié)較復(fù)雜，周期較長，過程難度大，并且銀粉形態(tài)難以控制。物理方法制備納米銀粒子如真空蒸發(fā)、高能束轟擊蒸發(fā)等，銀粉的產(chǎn)率較低。在廖學(xué)紅等人的工作中(黃岡師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，21，5)，采用鉬絲-鉬片電極體系，以鉬片電極為工作電極，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以IOmA電流電解25min得到納米銀粉。與目前存在的電化學(xué)制備納米銀粉的方法比較， 本發(fā)明的方法可選擇的電極多種多樣，所需電流極其微弱，無需添加其他化學(xué)試劑，并且最終產(chǎn)物形態(tài)可控。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了生產(chǎn)形狀規(guī)則性能穩(wěn)定的特殊形態(tài)納米銀粉，提供一種電化學(xué)輔助還原、可控形、簡單易操作的特殊形態(tài)納米銀粉體制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種電化學(xué)輔助制備特殊形態(tài)納米銀粉的方法，包括步驟以含碳電極或金屬電極作為工作電極和對(duì)電極；將工作電極與對(duì)電極超聲洗凈后，浸入用超純?nèi)ルx子水配置的含銀離子的溶液或溶膠中；以工作電極為陰極，以對(duì)電極為陽極，避光通以恒定電流進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)；反應(yīng)完成后，分離產(chǎn)物并干燥后制得特殊形態(tài)納米銀粉。所述超純?nèi)ルx子水是指既將水中的導(dǎo)電介質(zhì)幾乎完全去除，又將水中不離解的膠體物質(zhì)、氣體及有機(jī)物均去除至很低程度的水。其電阻率大于18ΜΩ. cm。較佳的，所述含碳電極選自各種形態(tài)的石墨電極、玻璃碳電極、活性炭電極和竹炭電極；所述金屬電極選自各種形態(tài)的鉬電極、金電極。較佳的，所述的含銀離子的溶液或溶膠為各種銀鹽的水溶液或水溶膠，例如硝酸
3銀、磷酸銀、硫酸銀或氯化銀的水溶液或水溶膠。所述含銀離子的水溶液或水溶膠中僅含有水和銀鹽，不含有其他化學(xué)試劑。較佳的，所述的含銀離子的溶液或溶膠中銀離子濃度為IOOppm IOOOOppm(重量百分含量)，優(yōu)選為500ppm lOOOOppm。較佳的，所述的恒定電流為直流電，大小為0.01mA 0. 1A，優(yōu)選為0. ImA 0. IA0較佳的，所述的電化學(xué)反應(yīng)溫度為5 50°C，優(yōu)選為10 50°C ；反應(yīng)時(shí)間為0. 5 12h，優(yōu)選為1 4h。較佳的，所述分離產(chǎn)物的過程為將工作電極置于有機(jī)溶劑中超聲振蕩，即獲得納米銀粉的分散液，烘干后即得到納米銀粉。優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑為無水乙醇。采用上述方法通過控制電極種類、電流大小及電解液種類，可制備得到均勻的、不同形態(tài)的納米銀粉，包括樹枝狀納米銀粉體、片狀納米銀粉體、堆疊層片狀納米銀粉體、纖維狀納米銀粉體、立方體籠狀納米銀粉體、四面體立方籠狀納米銀粉體。本發(fā)明選用含碳/金屬電極，以含銀離子溶液/溶膠為電解液，通以適當(dāng)電流，通過調(diào)節(jié)電極材料、電流大小、電解液成分可制備得到不同形態(tài)的納米銀粉。與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn)1、僅使用電化學(xué)方法即可制備得到特殊形態(tài)納米銀粉，無需添加其他化學(xué)試劑，
無毒無害、綠色環(huán)保。2、制造工藝簡單，成本低、效益高，具有廣闊的市場前景。3、通過使用不同電極材料、改變電解液成分、控制電流大小，即可控制納米銀粉的形態(tài)，與傳統(tǒng)化學(xué)還原方法相比更為簡易、產(chǎn)物穩(wěn)定、控形效果更好。4、產(chǎn)品多元、形態(tài)規(guī)則、粉體均勻，可廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、生物傳感器、導(dǎo)電涂料、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明產(chǎn)品生產(chǎn)裝置圖。圖中1為恒電流儀，2為對(duì)電極，3為工作電極，4為導(dǎo)線，5為含銀離子溶液/溶膠。圖2為實(shí)施成品樹枝狀納米銀粉體的掃描電子顯微鏡(SEM)圖片。圖3為實(shí)施例2成品片狀納米銀粉體的掃描電子顯微鏡(SEM)圖片。圖4為實(shí)施成品堆疊層片狀納米銀粉體的掃描電子顯微鏡(SEM)圖片。圖5為實(shí)施例1成品纖維狀納米銀粉體的掃描電子顯微鏡(SEM)圖片。圖6為實(shí)施例3成品立方體籠狀納米銀粉體的掃描電子顯微鏡(SEM)圖片。圖7為實(shí)施成品四面體立方籠狀納米銀粉體的掃描電子顯微鏡(SEM)圖片。圖8為實(shí)施成品的X粉末衍射(XRD)光譜圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例1
選用竹炭為陰極，玻璃碳為陽極，500ppm硫酸銀溶液為電解液，用導(dǎo)線將電極與恒電流儀相連，在10°C下，通以3mA的直流電流，池后停止通電，將工作電極置于無水乙醇中超聲振蕩，即獲得纖維狀納米銀粉的乙醇分散液，烘干即得到纖維狀納米銀粉。實(shí)施例2 選用石墨為陰極，鉬絲為陽極，IOOOppm硝酸銀溶液為電解液，用導(dǎo)線將電極與恒電流儀相連，在20°C下，通以0. IA的直流電流，4h后停止通電，將工作電極置于無水乙醇中超聲振蕩，即獲得片狀納米銀粉的乙醇分散液，烘干即得到片狀納米銀粉。實(shí)施例3 選用鉬網(wǎng)為陰極，金絲為陽極，IOOOOppm氯化銀溶膠為電解液，用導(dǎo)線將電極與恒電流儀相連，在50°C下，通以0. ImA的直流電流，Ih后停止通電，將工作電極置于無水乙醇中超聲振蕩，即獲得立方體籠狀納米銀粉的乙醇分散液，烘干即得到立方體籠狀納米銀粉。
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)輔助制備納米銀粉的方法，包括步驟以含碳電極或金屬電極作為工作電極和對(duì)電極；將工作電極與對(duì)電極超聲洗凈后，浸入用超純?nèi)ルx子水配置的含銀離子的溶液或溶膠中；以工作電極為陰極，以對(duì)電極為陽極，避光通以恒定電流進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)； 反應(yīng)完成后，分離產(chǎn)物并干燥后得到納米銀粉。
2.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)輔助制備納米銀粉的方法，其特征在于，所述含碳電極選自石墨電極、玻璃碳電極、活性炭電極和竹炭電極；所述金屬電極選自鉬電極和金電極。
3.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)輔助制備納米銀粉的方法，其特征在于，所述的含銀離子的溶液或溶膠為各種銀鹽的水溶液或水溶膠。
4.如權(quán)利要求3所述的電化學(xué)輔助制備納米銀粉的方法，其特征在于，所述銀鹽選自硝酸銀、磷酸銀、硫酸銀和氯化銀。
5.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)輔助制備納米銀粉的方法，其特征在于，所述的含銀離子的溶液或溶膠中銀離子濃度為IOOppm lOOOOppm。
6.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)輔助制備納米銀粉的方法，其特征在于，所述的恒定電流為直流電，大小為0.01mA 0. IA0
7.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)輔助制備納米銀粉的方法，其特征在于，所述的電化學(xué)反應(yīng)溫度為5 50°C，反應(yīng)時(shí)間為0. 5 12h。
8.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)輔助制備納米銀粉的方法，其特征在于，所述分離產(chǎn)物的過程為將工作電極置于有機(jī)溶劑中超聲振蕩，即獲得納米銀粉的分散液，烘干后即得到納米銀粉。
9.如權(quán)利要求1-8任一所述的電化學(xué)輔助制備納米銀粉的方法，其特征在于，所述納米銀粉的形態(tài)為樹枝狀納米銀粉體、片狀納米銀粉體、堆疊層片狀納米銀粉體、纖維狀納米銀粉體、立方體籠狀納米銀粉體或四面體立方籠狀納米銀粉體。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電化學(xué)輔助制備特殊形態(tài)納米銀粉的方法，以含碳電極或金屬電極作為工作電極和對(duì)電極；將工作電極與對(duì)電極超聲洗凈后，浸入用超純?nèi)ルx子水配置的含銀離子的溶液或溶膠中；以工作電極為陰極，以對(duì)電極為陽極，避光通以恒定電流進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)；反應(yīng)完成后，分離產(chǎn)物并干燥后得到納米銀粉。通過控制電極種類、電流大小、電解液種類可制備得到樹枝狀納米銀粉體、片狀納米銀粉體、堆疊層片狀納米銀粉體、纖維狀納米銀粉體、立方體籠狀納米銀粉體、四面體立方籠狀納米銀粉體。本發(fā)明無需添加其他化學(xué)試劑即可實(shí)現(xiàn)納米銀粒子的控形和連續(xù)制備，工藝簡單、產(chǎn)物應(yīng)用廣泛、粉體產(chǎn)率高、綠色環(huán)保，具有工業(yè)化生產(chǎn)的可行性。
文檔編號(hào)B82Y40/00GK102418118SQ201110363920
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者張荻, 王菲, 甘琦, 賴奕堅(jiān), 趙斌元 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué), 上海驛度數(shù)碼科技有限公司