一种均匀包覆的银包铜粉的制备方法及银包铜粉

本发明属于导电材料，主要涉及一种均匀包覆的银包铜粉的制备方法及银包铜粉。

背景技术：

1、柔性电子产品广泛应用于射频识别、太阳能电池板、纸质电子、智能标签、有机发光二极管、柔性电路板等领域。特别地，这些设备需要金属纳米颗粒悬浊液或浆料作为导电油墨来制造细间距的电线图案。近年来，由于双金属纳米颗粒具有良好的应用前景，其研究得到了广泛的关注。单相和两相合金纳米颗粒的化学性质、催化性质、光学性质、生物性质和等离子体性质都优于单相金纳米颗粒。柔性电子器件中使用的纳米颗粒应具有优异的导电性和热稳定性。

2、具有优异导电性的前三种金属是银、铜和金，其中，铜价格低，电热性能仅次于银，但容易氧化形成一层绝缘的氧化膜，稳定性欠佳，因此大大降低了其实用程度。铜的低热稳定性是阻碍纳米铜作为导电材料应用于电子电气工业的主要障碍之一。其中银的导电性最强，此外，它还具有其他一些优异的性能，如高导热性、非常好的反射率、抗菌性、无腐蚀性等。银包铜核壳纳米颗粒结合了两种材料的优点，是一种具有改性性能的功能材料，其特点是电阻率小，抗氧化稳定性高，成本低。

3、针对银包铜粉的研究，现有制备方法主要有气相沉积法、机械混合法、化学法等。气相沉积法工艺流程复杂，生产成本高。机械法影响因素多，产量小，产品质量不稳定，生产成本也不低。化学法具备工艺简单、包覆层厚度可控、生产成本较低等诸多优点，因此其应用最广泛。

4、但现有化学法制备的银包铜粉仍存在包覆层不均匀、银含量低，电阻率不高的问题。

技术实现思路

1、针对目前银包铜粉研究中存在的问题，本发明提出一种均匀包覆的银包铜粉的制备方法及银包铜粉，通过该方法可以制备得到抗氧化能力强、导电性好、包覆完整且均匀的银包铜颗粒，该制备方法生产成本低，工艺过程可控，实用性强。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种均匀包覆的银包铜粉的制备方法，包括以下步骤：：

4、(1)预处理：对铜粉依次进行去油、碱洗以及敏化处理；

5、(2)配置反应溶液：取一定量的溶剂，在溶剂中加入与去离子水和分散剂，然后加入预处理后的铜粉，充分搅拌分散，得到反应溶液；

6、(3)配置还原溶液：将还原剂溶解在去离子水中，得到还原溶液；

7、(4)配置银溶液：将含银试剂溶解在去离子水中，得到银溶液；

8、(5)将还原溶液和银溶液依次加入到步骤(2)得到的反应溶液中，在一定温度下进行还原反应；反应结束后，进行沉淀、过滤、清洗、烘干，得到银包铜粉。

9、进一步地，步骤(2)中，溶剂为水、乙二醇、环己烷、乙酸乙酯、三乙醇胺和苯乙烯中的至少一种。

10、进一步地，步骤(2)中，分散剂为tween 85、聚丙烯酸、丙烯酸酯、聚乙稀醚、苯甲酸钠、辛酸钠和乙基纤维素中的至少一种。

11、进一步地，步骤(3)中，还原剂为2,3-二氢黄酮、黄酮醇、二氢黄酮醇、花色素、咖啡酸、对羟基桂皮酸、n-羟乙基苯胺和茶单宁中的至少一种。

12、进一步地，步骤(4)中，含银试剂为硝酸银、氯化银、氟化银、高氯酸银和银氨溶液中的至少一种。

13、进一步地，步骤(1)具体包括：

14、(1.1)去油：将未处理铜粉先用无水乙醇超声搅拌洗涤至上清液为中性；

15、(1.2)碱洗：将经过去油处理的铜粉加入到质量百分数为5～30％的naoh溶液中，加热到50～100℃，搅拌0.5～1.5h，洗涤至上清液为中性；

16、(1.3)将经过碱洗的铜粉加入到5～15g/l的sncl2溶液中，敏化0.5～2h，洗涤至上清液为中性。

17、进一步地，反应溶液中的溶剂与水的体积比为(0.5～3)：1；预处理后的铜粉与反应溶液的质量体积比为1g：(10～50)ml；分散剂与处理后铜粉的质量比为(0.1～2)：1。

18、进一步地，银离子与处理后铜粉的摩尔比为(0.1～1):1；还原剂与银离子的摩尔比为(0.2～1)：1。

19、进一步地，步骤(5)中，还原反应的温度为18～120℃，反应时间为1.5～6h。

20、上述任意一种制备方法制得的银包铜粉，银的含量在55％～68％，其余为铜；电阻率为1.75x 10-6～4.51x 10-6ω·m；压实密度为17～22g·cm-3/30kpa。

21、本发明的有益效果是：

22、1、本发明通过改变银包铜粉中铜粉和包覆层银的相对质量组成，选择特定的反应体系，调控铜粉的表面电子结构，从而能有效实现银对铜粉均匀完整包覆，制得银层致密、导电性好的银包铜粉。

23、2、本发明的原理：

24、本申请选用的分散剂，例如tween-85，它的分子结构融合了疏水性脂肪酸链和亲水性聚氧乙烯链，这种结构特点使得tween-85在不同相之间(如水和油)形成稳定的胶束结构，为乳化和分散创造了理想的环境。tween-85可将水滴或油滴包裹在胶束内部，将两种本不相容的物质相互隔离，实现了铜粉在反应溶液中的均匀分散。

25、本申请选用茶多酚类的还原剂，茶多酚中体现还原性的元素主要是o和c。在茶多酚中，o的价态通常为-2，而c的价态通常为+4。茶多酚分子中的o会与c形成共价键，其中o带有负电荷，c带有正电荷，这种电荷分布使茶多酚具有还原性。茶多酚中的活性酚羟基可作为供氢体，与体内自由基结合，生成稳定的自由基中间体，从而清除活性氧自由基。茶多酚作为一种优良的氢或中子的给予体，可以和生物体在氧化还原反应中生成过量的自由基反应生成酚氧自由基；茶多酚的邻位酚羟基可螯合银金属离子，减少金属离子对氧化反应的催化作用，使金属离子转化成金属络合在基础材料表面。

技术特征：

1.一种均匀包覆的银包铜粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，溶剂为水、乙二醇、环己烷、乙酸乙酯、三乙醇胺和苯乙烯中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种银包铜粉的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，分散剂为tween-85、聚丙烯酸、丙烯酸酯、聚乙稀醚、苯甲酸钠、辛酸钠和乙基纤维素中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，还原剂为2,3-二氢黄酮、黄酮醇、二氢黄酮醇、黄烷酮、花色素、咖啡酸、对羟基桂皮酸、n-羟乙基苯胺和茶单宁中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，含银试剂为硝酸银、氯化银、氟化银、高氯酸银和银氨溶液中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)具体包括：

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，反应溶液中的溶剂与水的体积比为(0.5～3)：1；预处理后的铜粉与反应溶液的质量体积比为1g：(10～50)ml；分散剂与处理后铜粉的质量比为(0.5～2)：1。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，银离子与处理后铜粉的摩尔比为(0.1～1)：1；还原剂与银离子的摩尔比为(0.2～1)：1。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，还原反应的温度为18～120℃，反应时间为1.5～6h。

10.根据权利要求1～9任意一项所述制备方法制得的银包铜粉，其特征在于，银的含量在55％～68％，其余为铜；电阻率为1.75x 10-6～4.51x 10-6ω·m；

技术总结本发明公开了一种均匀包覆的银包铜粉的制备方法及银包铜粉，制备方法包括：(1)对铜粉依次进行碱洗、酸洗、敏化以及活化处理；(2)反应溶液的配置：在溶剂中加入去离子水和分散剂，然后加入预处理后的铜粉，充分搅拌分散，得到反应溶液A；(3)还原溶液的配置：将还原剂溶解在去离子水中得到还原溶液B；(4)含银溶液的配置：将含银试剂溶解在去离子水中得到银溶液C；(5)将溶液B和溶液C依次加入到反应溶液A中，加热进行反应；将反应后的溶液进行沉淀、过滤、清洗、烘干，得到银包铜粉。本发明的方法能有效实现银对铜粉的均匀完整包覆，制得银包铜粉的银层致密，导电性好。技术研发人员：王满,于振涛,祝梅受保护的技术使用者：南京大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5