一种控制银晶种浓度的银粉粒径调控方法与流程

本发明属于贵金属粉体制备，具体涉及一种控制银晶种浓度的银粉粒径调控方法。

背景技术：

1、液相还原法制备的银粉具有分散性好、粒径合适且分布均匀、导电性良好、抗氧化性优良的特征，因此在电子工业中有着广泛的应用。液相还原法制备银粉的方法主要包括有配料、反应、洗涤、干燥和后处理等步骤，其中反应工艺涉及的变量较多，许多学者对反应过程的银盐形式和浓度、还原剂种类和浓度、分散剂浓度、反应温度、反应过程的ph等因素进行了详细研究，这些因素的研究对银粉的分散性和粒径调控具有指导作用。在具体的银粉生产中，企业出于产能要求通常选择较高的物料浓度，因此其更倾向于采用分散剂用量和碱性物质(氨水、氢氧化钠、碳酸钠中的一种或者几种)来对银粉的粒径和分散性进行调控。但是使用过多分散剂或者碱性物质不仅会增加后续洗涤过程的操作负荷，而且容易导致银粉产品的杂质含量过高最终导致银粉在下游使用过程出现电阻过高、散热性能差等问题。

2、晶种法在制备银纳米材料领域有着广泛的应用，制备过程主要包括银晶种的制备和特定形貌银粉的制备，其中银晶种的制备通常采用硼氢化钠室温还原法和柠檬酸钠100℃高温还原法，前者使用的还原剂是成本高、易制爆危险化学品，大大限制了其在安全生产中的应用，后者反应时间较长也不适合应用于大规模生产。因此，开发对银粉生产总时长和安全环保因素影响较小的晶种法对银粉形貌和粒径调控具有重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种控制银晶种浓度的银粉粒径调控方法，用以解决现有的制备方法存在制备时间长且安全系数高的技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明公开了一种控制银晶种浓度的银粉粒径调控方法，包括以下步骤：

4、将硝酸银溶液a加入到还原剂底液中进行反应，得到银晶种溶液；

5、再将硝酸银溶液b加入到银晶种溶液中，得到银粉中间产品悬浮液；

6、将银粉中间产品悬浮液依次进行固液分离和洗涤处理，得到湿基银粉中间产品；

7、将湿基银粉中间产品依次进行干燥和破碎处理，得到目标产品；

8、其中，所述硝酸银溶液a的质量浓度大于硝酸银溶液b的质量浓度。

9、进一步地，所述硝酸银溶液a的质量浓度为1800g/l～2200g/l，温度为20～50℃；所述硝酸银溶液b的质量浓度为100g/l～200g/l，温度为20～50℃。

10、进一步地，所述硝酸银溶液a和硝酸银溶液b均是由硝酸银和水混合后得到；所述硝酸银溶液a中的硝酸银与硝酸银溶液b中的硝酸银的质量比为1：500～1：20。

11、进一步地，所述还原剂底液为还原剂、分散剂和水混合后得到；所述还原剂底液中还原剂的质量分数为3％～20％；所述还原剂为抗坏血酸、葡萄糖和双氧水中的一种或多种；所述还原剂底液的温度为20～50℃；

12、所述分散剂为柠檬酸钠、吐温80、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和阿拉伯树胶中的一种或多种。

13、进一步地，所述还原剂底液中的分散剂的质量是硝酸银溶液b中硝酸银质量的1％～10％；得到银晶种溶液进行反应时，所述还原剂底液中还原剂在反应时的消耗量为反应理论消耗量的1.1～1.5倍；所述银晶种溶液中银浓度为1000～5000ppm。

14、进一步地，所述硝酸银溶液a加入到还原剂底液的方式为快速倾倒，快速倾倒的时间为1～2s；快速倾倒的同时，还原剂底液在100～800rpm的速度下进行搅拌。

15、进一步地，所述硝酸银溶液b加入到银晶种溶液中的加料时间为10～50min，加料的同时，银晶种溶液在100～800rpm的速度下进行搅拌。

16、进一步地，将硝酸银溶液b加入到银晶种溶液中，过5～10min后，得到银粉中间产品悬浮液，将银粉中间产品悬浮液依次进行固液分离和洗涤处理，得到湿基银粉中间产品；所述洗涤处理是采用水洗涤5～10次。

17、进一步地，所述银粉中间产品悬浮液的电导率＜10μs/cm；所述湿基银粉中间产品的湿基含水率为20％～50％。

18、进一步地，所述干燥的温度为50℃～90℃，时间为20～60h。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、本发明公开了一种控制银晶种浓度的银粉粒径调控方法，在还原剂底液中首先加入较高浓度的硝酸银溶液a，保证形成分散性良好的银晶种，这种形成银晶种的方法操作简单、不会引入其他污染物、并且不会大幅延长银粉生产总时间；同时，形成的银晶种能够使得银粉的生长过程从均相成核过程变为非均相成核过程，减少了银粉制备过程的晶核形成能；随后加入较低浓度的硝酸银溶液b的过程，硝酸银与还原剂反应生成的银原子附着在银晶种附近，因此调控银晶种溶液中银晶种的浓度从而可以对银粉的粒径进行调控，高的银晶种浓度有利于得到粒径较小的银粉，这种调控方式操作简单，反应过程安全，能够解决现有的制备方法存在制备时间长且安全系数高的技术问题。

21、进一步地，在含有大量还原剂和分散剂的还原剂底液中以快速加入的方式加入少量的硝酸银溶液a，采用快速倾倒可以保证高浓度的硝酸银几乎瞬间全部同时进入反应底液，避免管道高浓度硝酸银残留，减少使用额外的流体输送装置，能够更有效的保证形成分散性良好的银晶种，得到的银粉纯度高、粒径均，具有广阔的应用前景。

22、进一步地，还原剂底液还包括分散剂，这使得与低的银浓度同时保证银晶种溶液中银晶种不会发生严重团聚。

技术特征：

1.一种控制银晶种浓度的银粉粒径调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种控制银晶种浓度的银粉粒径调控方法，其特征在于，所述硝酸银溶液a的质量浓度为1800g/l～2200g/l，温度为20～50℃；所述硝酸银溶液b的质量浓度为100g/l～200g/l，温度为20～50℃。

3.根据权利要求1所述的一种控制银晶种浓度的银粉粒径调控方法，其特征在于，所述硝酸银溶液a和硝酸银溶液b均是由硝酸银和水混合后得到；所述硝酸银溶液a中的硝酸银与硝酸银溶液b中的硝酸银的质量比为1：500～1：20。

4.根据权利要求3所述的一种控制银晶种浓度的银粉粒径调控方法，其特征在于，所述还原剂底液为还原剂、分散剂和水混合后得到；所述还原剂底液中还原剂的质量分数为3％～20％；所述还原剂为抗坏血酸、葡萄糖和双氧水中的一种或多种；所述还原剂底液的温度为20～50℃；

5.根据权利要求4所述的一种控制银晶种浓度的银粉粒径调控方法，其特征在于，所述还原剂底液中的分散剂的质量是硝酸银溶液b中硝酸银质量的1％～10％；得到银晶种溶液进行反应时，所述还原剂底液中还原剂在反应时的消耗量为反应理论消耗量的1.1～1.5倍；所述银晶种溶液中银浓度为1000～5000ppm。

6.根据权利要求1所述的一种控制银晶种浓度的银粉粒径调控方法，其特征在于，所述硝酸银溶液a加入到还原剂底液的方式为快速倾倒，快速倾倒的时间为1～2s；快速倾倒的同时，还原剂底液在100～800rpm的速度下进行搅拌。

7.根据权利要求1所述的一种控制银晶种浓度的银粉粒径调控方法，其特征在于，所述硝酸银溶液b加入到银晶种溶液中的加料时间为10～50min，加料的同时，银晶种溶液在100～800rpm的速度下进行搅拌。

8.根据权利要求1所述的一种控制银晶种浓度的银粉粒径调控方法，其特征在于，将硝酸银溶液b加入到银晶种溶液中，过5～10min后，得到银粉中间产品悬浮液，将银粉中间产品悬浮液依次进行固液分离和洗涤处理，得到湿基银粉中间产品；所述洗涤处理是采用水洗涤5～10次。

9.根据权利要求1所述的一种控制银晶种浓度的银粉粒径调控方法，其特征在于，所述银粉中间产品悬浮液的电导率＜10μs/cm；所述湿基银粉中间产品的湿基含水率为20％～50％。

10.根据权利要求1所述的一种控制银晶种浓度的银粉粒径调控方法，其特征在于，所述干燥的温度为50℃～90℃，时间为20～60h。

技术总结本发明公开了一种控制银晶种浓度的银粉粒径调控方法，属于贵金属粉体制备技术领域。本发明公开的方法在还原剂底液中加入较高浓度的硝酸银溶液A，保证形成分散性良好的银晶种，这种形成银晶种的方法操作简单、不会引入其他污染物、并且不会大幅延长银粉生产总时间；同时，形成的银晶种能够使得银粉的生长过程从均相成核过程变为非均相成核过程，减少了银粉制备过程的晶核形成能；随后加入较低浓度的硝酸银溶液B的过程，硝酸银与还原剂反应生成的银原子附着在银晶种附近，因此调控银晶种溶液中银晶种的浓度从而可以对银粉的粒径进行调控，这种调控方式操作简单，反应过程安全，具有广阔的应用前景。技术研发人员：杨文,陈静升,马倩,兰峰,毛磊磊,赵超,宋信博,李植受保护的技术使用者：陕西煤业化工技术研究院有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20