[发明专利]金属纳米颗粒的制备方法、其组合物及形成金属框架的方法

说明书

技术领域

本文公开了一种制备稳定的金属纳米颗粒的方法，在实施方案中，公开了一种通过无溶剂还原方法制备有机胺稳定的银纳米颗粒的方法，所述纳米颗粒用于导电油墨时具有提高的稳定性。在实施方案中，所述方法包括用还原剂如苯肼在有机胺稳定剂存在下化学还原乙酸银。通过本发明方法制备的金属纳米颗粒比使用之前的方法所制备的金属纳米颗粒稳定得多。另外，本发明方法基本消除了化学反应过程中对环境有害的溶剂，如甲苯，这进一步降低了生产成本。如此制备的金属纳米颗粒具有比使用之前的方法所制备的金属纳米颗粒更长的保存限期和更低的退火温度。

背景技术

人们对使用液相沉积技术制造电子电路元件非常关注，因为此类技术为用于电子应用——例如特别是薄膜晶体管(TFT)、发光二极管(LED)、无线射频辨识(RFID)标签、光电器件等——的常规非晶硅技术提供了可能的低成本替代技术。然而，达到实际应用的传导、加工和成本要求的功能电极、像素焊点(pixel pad)以及导电的线路(trace)、路线(line)和通道(track)的沉积和/或图案形成是一个极大挑战。作为电子设备用导电元件，人们对银特别感兴趣，因为银的成本比金低得多，且银的环境稳定性比铜好得多。

美国专利7,270,694公开了这样一种方法，其包括：使银化合物与包含肼化合物的还原剂在可热除去的稳定剂存在下于包含所述银化合物、还原剂、稳定剂和任选的溶剂的反应混合物中反应，形成多个表面上带有稳定剂分子的含银纳米颗粒；该专利的全部内容在此通过引证的方式纳入本文。

美国专利7,494,608公开了一种包含液体和多个带有稳定剂的含银纳米颗粒的组合物，其中所述含银纳米颗粒为银化合物与包含肼化合物的还原剂在可热除去的稳定剂存在下于包含所述银化合物、还原剂、稳定剂和有机溶剂的反应混合物中反应的产物，其中所述肼化合物为烃基肼、烃基肼盐、酰肼、肼基甲酸酯(carbazate)、磺酰肼或其混合物，且其中所述稳定剂包括有机胺；该专利的全部内容在此通过引证的方式纳入本文。

尽管现在可用的制备电子设备用导电元件的方法对于其预期目的是合适的，但仍然需要适于制备导电结构的改进系统和方法。另外，仍然需要制备适合制造电子设备中导电元件的可液态加工且稳定的含银纳米颗粒组合物的较低成本且环境安全的方法。另外，仍然需要比目前可得的组合物具有增加的保存限期和更低的退火温度的包含金属的纳米颗粒组合物。

前述美国专利和专利公布文本中每一篇中的合适组分和方法均可选择用于本发明的实施方案中。另外，在本申请中，以标识引用的方式提及多篇出版物、专利和公布的专利申请。本申请中参引的出版物、专利和公布的专利申请的公开内容在此通过引证的方式纳入本文，以更加充分地描述本发明所属技术领域的状态。

发明内容

描述的是这样一种制备稳定的金属纳米颗粒的方法，其包括使金属化合物与还原剂在稳定剂存在下于包含所述金属化合物、还原剂和稳定剂的反应混合物中反应(其中所述反应混合物基本不含溶剂)，以在无溶剂还原过程中形成多个在含银纳米颗粒表面上具有稳定剂分子的含金属纳米颗粒。

还描述了这样一种组合物，其包含一种液体和多个在其表面附着稳定剂的含金属纳米颗粒，其中所述含金属纳米颗粒为金属化合物与还原剂在稳定剂存在下于包含所述金属化合物、还原剂和稳定剂的反应混合物中进行反应的产物，其中所述反应混合物基本不含溶剂。

还描述了这样一种形成导电金属框架的方法，其包括使金属化合物与还原剂在可热除去的稳定剂存在下于包含所述金属化合物、还原剂和稳定剂的反应混合物中反应(其中所述反应混合物基本不合溶剂)，以在无溶剂还原过程中形成多个在其表面上具有稳定剂分子的含金属纳米颗粒；分离所述多个在其表面上具有稳定剂分子的含金属纳米颗粒；制备一种包括一种液体和多个在其表面上具有稳定剂分子的含金属纳米颗粒的组合物；通过液相沉积技术将所述包括一种液体和多个在其表面上具有稳定剂分子的含金属纳米颗粒的组合物沉积在基质上以形成一种沉积的组合物；以及加热所述沉积的组合物以形成一种包含金属的导电层。在实施方案中，加热在低于约130℃的温度完成。

具体实施方式