[发明专利]一种一锅法合成宽范围粒径尺寸分布的纳米银颗粒的方法

说明书

本发明提出一种一锅法制备宽范围粒径尺寸的纳米银颗粒的方法，可一次性制备不同粒径尺度分布的纳米银颗粒。在该方法中，我们通过改变物料的加入方式，通过硝酸银溶液的快速加入，从而促使反应溶液中产生浓度差异。即加入方向处的硝酸银浓度较高，而远离加入方向的硝酸银浓度未及时补充，在溶液中产生浓度梯度差异；进而在溶液中，银纳米颗粒生长速率不同，随着时间的增长，生长出纳米尺度不同的纳米颗粒。

技术领域

本发明属于功能纳米材料制备技术领域，特别涉及一种一锅法合成宽范围粒径尺度分布的纳米银颗粒的方法。

背景技术

纳米银颗粒因其良好的导电性、高效的抗菌能力、表面等离子体增强效应明显等优势，在导电油墨、纳米抗菌液、催化、生物检测器，都有广泛的应用价值，因此越来越多的科研人员致力于纳米银颗粒合成的研究。

在导电油墨领域，导电油墨制备过程中导电填料的粒径并不是越小越好。导电填料粒径越大油墨导电性能好，但粒子大熔点高会导致油墨固化温度较高、打印喷头易堵，应用受限；导电填料粒径过小粒子熔点变低，能使油墨固化温度降低，可应用于柔性基材，但粒子熔点太低会使粒子导电性能变差、影响电子器件的使用寿命。在保证导电油墨导电性能的前提下，如何降低固化温度，提升打印性能具有重大研究价值。采用纳米银颗粒作为导电油墨的导电填充材料时，宽范围粒径尺寸的纳米银颗粒在沉积成薄膜的过程中，有利于促进更为致密的薄膜的形成。即更小尺寸的纳米银颗粒容易填充进大尺寸颗粒的缝隙中，在退火过程中，小尺寸颗粒可以使退火整体温度降低。因此在较低温度退火时，导电纳米颗粒就可以紧密的连接起来，构成更为致密的薄膜，从而增强薄膜的导电性。从而实现在保证导电油墨导电性能的前提下，降低固化温度，提升打印性能。

在抗菌应用领域，纳米银抗菌液是将纳米银颗粒作为杀菌的基本材料。小尺寸的银纳米颗粒具有更大的比表面积，因此在接触细菌的过程中会释放更多的Ag⁺，从而更加高效的抑制病菌。此外大颗粒纳米银颗粒在物体表面可以长久有效的持续释放Ag⁺。因此，宽范围粒径尺寸分布的纳米银颗粒作为有效抗菌成分，更适合持久抗菌防疫场所。

由此可以看出，宽范围粒径尺寸分布的纳米银颗粒在导电油墨和抗菌等应用领域具有较好的应用效果。现阶段实现宽范围粒度银纳米溶液的方法有物理勾兑法和化学合成控制法。

物理法：专利申请【CN10368067A】公开了一种通过微米级银颗粒和纳米级银颗粒混合的方法制备银浆。其中纳米银颗粒占微米银颗粒的比重百分比为1～10。通过纳米级银颗粒的加入增加了溶液中纳米颗粒的比表面积。专利申请【CN104877464A】公开了一种复合纳米银粒子导电墨水的制备方法，其采用5nm-20nm小颗粒银纳米粒子和30nm-200nm的大颗粒银纳米粒子，按照一定的质量比(8:1～1:3)进行去离子水、分散剂、表面活性剂等混合，经过超声，机械搅拌得到导电墨水，将其应用到喷墨打印中制备出电阻率低，导电性好，烧结过程不易破裂的高质量导电薄膜。专利【CN103992678B】公开了一种导电涂料的制备方法，其中同样在混合物中依次加入20-35nm的纳米银粉及150nm-300nm的纳米银粉和有机硅油，在搅拌器中以1000rpm的转速搅拌20-25min制备导电涂料。多尺度纳米颗粒加入从而增强涂料的导电性能。专利【CN103992495B】同样公开了一种调制导电涂料的方法，其中将调制好的混合物依次加入粒径为20nm-40nm的纳米银粉和粒径为150-450nm的纳米银粉和胶接剂，在搅拌器中以1000rpm转速搅拌20-25min。然后加入司班85和乙酰柠檬酸三丁酯，采用超声波方式分散1-2h。

以上物理法均可以实现宽范围粒径分布的银纳米溶液制备，但是物理法的缺陷在于单纯依靠混合纳米颗粒，导致粒径分布单一，无法实现粒径分布宽的均匀性即连续的各个粒度纳米颗粒的均一性。而且物理混合搅拌实验方法繁琐，不适合大规模产业化的应用。