[发明专利]利用相转移还原法的金属纳米粒子的制造方法及包含由此制造的金属纳米粒子的金属油墨

说明书

技术领域

本发明涉及利用相转移还原法的金属纳米粒子的制造方法及包含由该制造方法制造的金属纳米粒子的金属油墨。更详细而言，涉及利用根据有机相的多种金属前体与封端物质借助配位键而形成的中间体与存在于水相的还原剂之间的分配平衡来调节还原反应的相转移还原法来制造金属纳米粒子的方法及包含由该方法制造的金属纳米粒子的金属油墨。

背景技术

金属油墨用于导电性油墨、电磁波屏蔽剂、反射膜形成材料、抗菌剂等多种制品，特别是导电性油墨，由于近年来在电气电子部件电路中铅使用的限制以及低电阻金属配线、印刷电路基板(PCB)、软性电路基板(FPC)、无线射频识别(RFID)标签(tag)用天线、电磁波屏蔽及等离子体显示器(PDP)、液晶显示器(TFT-LCD)、有机发光二极管(OLED)、弹性显示器和有机薄膜晶体管(OTFT)等新领域中需要金属图案或简单形成电极时有用，因此对其关注逐渐增加，此外，随着电子制品的多功能化和超薄化趋势，其所使用的金属离子的大小也正渐渐趋于微细化。

通常，就金属油墨而言，通过将金属前体油墨化、或将金属纳米粒子油墨化来制造各种金属油墨。

上述金属油墨中使用的金属纳米粒子一直是通过在单相中进行还原反应来制造的。然而，在单相中进行还原反应的情况下，虽然能够调节粒度，但是难以精确调节反应条件，分离/精制工序繁琐，因此容易残留反应副产物，从而在制成金属油墨时对物性产生影响，制造过程变得复杂，并且收率也降低。

由此，本发明人合成了多种结构的金属前体，并通过还原反应合成了金属纳米粒子，所述还原反应利用根据制造的前体与封端物质借助配位键而生成的中间体与存在于水相的还原剂的分配平衡而使反应物质在有机相和水相中进行分配的相转移现象。此时，可以根据导入的金属前体的种类和封端物质来控制金属纳米粒子的粒度，此外，在使用这样调节粒度而得的金属纳米粒子来制造的金属油墨的情况下，能够调节低温至高温的烧成温度，能够制造具有优异的电性能的金属油墨。

发明内容

技术课题

本发明所要解决的课题是，提供如下制造金属纳米粒子的方法：合成多种结构的金属前体，并通过还原反应合成金属纳米粒子，所述还原反应利用根据制造的前体与封端物质借助配位键而生成的中间体与存在于水相的还原剂的分配平衡而使反应物质在有机相和水相中进行分配的相转移现象，此时，根据所使用的前体和封端物质，所述金属纳米粒子具有多种粒度。

本发明所要解决的另一课题是，提供一种金属油墨，其使用根据利用前述相转移还原法制造的封端物质而具有多种粒度的金属纳米粒子，从而在具有多种烧成温度的同时，改善电物性。

解决课题的方法

为了解决上述课题，本发明提供一种金属纳米粒子的制造方法，其包括：将金属前体和封端剂溶解于有机相的步骤；将还原剂溶解于水相的步骤；将上述有机相和上述水相混合来形成沉淀物的步骤；将上述沉淀物进行分离的步骤；和将上述分离后的沉淀物进行干燥的步骤。

本发明可以进一步包括将分离后的沉淀物进行精制的步骤。

在本发明所提及的金属纳米粒子的制造方法中，上述金属前体优选为由多种脂肪酸制造的下述结构的金属前体：

化学式1

其中，X为氢、碳原子数1至6的烷基或卤素，M选自由Ag、Pd、Rh、Cu、Pt、Ni、Fe、Ru、Os、Mn、Cr、Mo、Au、W、Co、Ir、Zn和Cd组成的组，n为0至23的整数。

上述封端剂优选烷基链的长度为4至20，并且各个烷基链为一级、二级、三级胺，上述还原剂优选为选自由柠檬酸三钠、NaBH₄、苯肼·HCl、抗坏血酸、苯肼和肼组成的组中的一种以上。

在将上述有机相和上述水相混合时，优选以1ml/sec至1000ml/h的速度进行滴加。

上述封端剂优选以金属前体的1至10倍的摩尔浓度使用，上述还原剂优选以金属前体的2至1/4倍的摩尔浓度使用。

为了解决上述另一课题，提供一种包含由上述方法制造的金属纳米粒子的金属油墨。上述金属油墨包含起到分散金属纳米粒子作用的作为分散介质的溶剂和分散稳定剂，为了调节物性，可以进一步包含粘合剂等其他添加剂。