一种单晶片状银粉及其制备方法和应用与流程

本技术属于银粉制备，尤其涉及一种单晶片状银粉及其制备方法和应用。

背景技术：

1、片状银粉是电子元器件、芯片封接、通讯天线电子信息制造的关键材料，其技术背景体现了材料学、化学工程等多学科的交叉融合。未来的发展仍将集中于更精确的形貌控制、更高效环保的制备工艺、更优异的综合性能以及针对特定应用的定制化开发。

2、片状银粉通过导电网络构建，实现面接触搭接而不是类球形银粉的电解槽，可以形成连续导电网络，此外还能够实现低温烧结，200℃以下低温固化保持高导电性。

3、工业上制备片状银粉至今仍是以机械球磨法为主。以球形或不定形银粉为原料，通过高能球磨的物理冲击力将其“砸扁”成片状。该法产率高、易于批量放大。将液相化学还原法制备出颗粒银粉通过机械球磨，得到片状银粉，是目前片状银粉制备的通用方法。球磨将球形银粉挤压产生塑性变形，形成片状，提高粉体振实密度和浆料印刷适性。然而，这一过程面临三重挑战：（1）硬团聚：机械力作用下的银粉容易冷焊成团，降低分散性；（2）杂质引入：磨球（不锈钢球、锆球等）磨损导致金属杂质污染；（3）形貌控制难：过度球磨产生过薄或碎裂银片，影响烧结活性。

4、专利申请cn104475754a中提出采用双分散剂（聚乙烯吡咯烷酮+吐温80）和油酸协同方案，结合特定球料比（8-10:1）和分级球磨介质（1mm与2mm钢球混用），有效减轻了银片碎裂问题。然而该工艺耗时长达48-60小时，能耗高，且仍需面对钢球磨损带来的铁杂质问题。cn1736636a专利提出了“低松比片状银粉的制备方法”，其技术背景在于解决导电漆中的银粉容易沉淀的问题，通过湿法球磨+两次表面改性（分散膜+定向漂浮膜）来降低松装密度、提高漂浮性。cn118023512a强调了晶种诱导生长的重要性，通过预先制备纳米级的银晶种，将成核与生长过程分离。通过调控晶种浓度、银盐与还原剂摩尔比，可独立控制后续球形银粉的粒径，从而在球磨后，获得片粒径分布极窄的片状银粉。机械球磨法存在固有缺陷：易引入磨球杂质、粒径分布宽、难以薄片化（尤其是厚度控制）、冷焊导致颗粒粗化、松装密度偏高，影响电子浆料的印刷精度和银耗。

5、目前化学合成法制备片状银粉存在重大不足，难以量产。专利cn110899722a采用5％-30％的为盐酸、铬酸或双氧水作为晶体选择性刻蚀剂制备片状银粉，但是需要通过氢氧化钠调节ph值，而选择性刻蚀剂又是酸性的盐酸、铬酸和双氧水，会发生酸碱中和反应以及双氧水在碱性条件下的分解反应，同时反应过程会导致ph值剧烈变化，因此难以保证反应前后的稳定性。cn119237726a采用先制备纳米银晶种再将晶种包覆等处理后添加到反应液中，制备片状银粉，从逻辑上分析即存在逻辑矛盾，晶种包覆后等同于将包覆剂添加到反应液中，而不是满足外延生长的洁净晶面，从其展示的片状银粉电镜图也可看出，成片率极低，大部分为颗粒状银粉。cn102133645b通过滴加硝酸银氧化液到葡萄糖的还原液中,然后恒温在7595℃温度中4872h得到微米级三边形银片，该方法反应温度高、反应时间长，制备的片状银粉团聚严重。专利cn117961080a尝试引入ce4+或fe3+等具有氧化作用的离子与银纳米片晶种协同，制备纳米级薄片，但业界普遍反馈其厚度过薄（仅几十纳米），在浆料固化时收缩严重导致孔洞，电性能下降，且存在金属离子杂质残留风险。cn116000308a采用溶剂热法，以乙二醇等既作溶剂又作还原剂，加入双氧水作为晶片调控剂，成功合成粒径200-600nm的亚微米级的纯片状银粉，收率95%以上，但是采用溶剂热，需要有机溶剂且难以规模化生产。

6、因此，现有技术难以简单有效地控制片状银粉的形貌和尺寸，对本领域仍然是研究的重点和难点。

技术实现思路

1、本技术是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种新的单晶片状银粉的制备方法和应用。

2、本技术的第一方面提供了一种单晶片状银粉，包括银盐溶液和还原剂溶液，所述银盐溶液中添加有分散剂，所述还原剂溶液中添加有配位剂和可溶性卤素的盐，所述可溶性卤素的盐为原位晶种前驱体。

3、在任意实施方式中，所述银盐溶液为硝酸银、硫酸银、碳酸银、亚硝酸银、乙酸银、硫酸银、碳酸氢银、硫化银、葡萄糖酸银和氰酸银的水溶液或其氨水溶液。

4、在任意实施方式中，所述可溶性卤素的盐为可溶性卤素的化合物、四氢小檗碱盐酸盐、替米沙坦盐酸盐、盐酸普鲁卡因、盐酸奥达那替布、2-亚氨基噻吩烷盐酸盐、盐酸利多卡因、盐酸二甲胺、各类含有氨基的三氟乙酸盐、环六丙氨酸氢氯化物、2,2,3,3-四氟丙醇、3-氟丙醇、3-氯-1,2-丙二醇（甘油衍生物）-2、含氟苯硼酸、四甲基碘化铵、四丁基碘化铵、四甲基氯化铵、氯化苄基三乙基铵、氯化四苯基鏻、溴化四苯基鏻、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐、1-丁基-3-甲基咪唑碘盐等中的至少一种。

5、在任意实施方式中，所述配位剂为烷基酸、烷基胺、烷基硫醇如：油酸、羟基硬脂酸、软脂酸、十八胺、聚乙二醇硫醇，以及柠檬酸、羟基乙叉二膦酸 、氨基三甲叉膦酸 、乙二胺四甲叉膦酸 、唑来膦酸 、阿仑膦酸、多巴胺及其这些化合物的衍生物中的至少一种。

6、在任意实施方式中，所述还原剂为水合肼。

7、在任意实施方式中，所述还原剂添加有硼氢化钠、硼氢化钾、甲醛、柠檬酸钠、亚硫酸钠、氯化亚锡、蔗糖、葡萄糖、乳酸中的至少一种。

8、在任意实施方式中，所述分散剂为‌萘磺酸盐缩聚物类、烷基萘磺酸缩聚物钠盐中的至少一种。

9、在任意实施方式中，所述银盐溶液中银离子的浓度为5wt%-100wt%；所述银盐溶液中氨水的浓度为1wt%-20wt%。

10、在任意实施方式中，所述可溶性卤素的盐的量占所要制备的片状银粉质量的0.0001wt%-2wt%；所述配位剂的用量为所要制备的银粉质量的0.01wt-1wt%；所述还原剂溶液中还原剂的浓度为1-30wt%。

11、在任意实施方式中，所述纳米银粉为片状单晶银粉，径长为200nm-50μm，厚度为10nm-2μm。

12、在任意实施方式中，所述片状单晶银粉的形状为三角形、圆形、六边形和无规则形状中的至少一种。

13、本技术的第二方面还提供一种上述单晶片状银粉的制备方法，包括以下步骤：

14、步骤1：将还原剂和原位晶种前驱体溶解于水中，得到还原剂溶液a；

15、步骤2：将银盐和分散剂溶解于水中或氨水中，得银离子溶液b；

16、步骤3：将溶液a和溶液b混合反应生成银粉沉淀，分离银粉沉淀即获得片状银粉。

17、在任意实施方式中，步骤1中还原剂溶液中还原剂的浓度为1-30wt%、原位晶种前驱体的浓度为0.001wt%-2wt%；

18、在任意实施方式中，步骤2中银盐的浓度为5-100wt%，氨水的浓度为1wt%-20wt%，分散剂的浓度为0.5-5wt%。

19、本技术的第三方面还提供一种单晶片状银粉的应用，上述银粉用于导电膏体/浆料、催化和抗菌；

20、本技术的有益效果在于：

21、本技术制备方法由于采用的原位晶种是配制在还原剂溶液中含有可溶性卤素的盐，当还原剂溶液和银盐溶液混合时，形成的银的不溶解化合物，该化合物作为具有二维片状形态，作为片状银晶体外延生长的核，从而得到单晶片状银粉。所制备的单晶片状银粉形貌可控，例如，在制备单晶片时，优势在于可以避免自发形核造成的多维度生长，能可控的制备出单晶片状银粉；能够在晶种原位上直接外延生长获得单晶，避免了常规晶种法的表面污染、数量不可控、晶体为多晶、高浓度缺陷等问题。因此，本技术制备方法获得的单晶片状银粉，形貌一致性好，且尺寸均匀、性能优异。

22、本技术的制备方法，创造性的采用原位晶种法，水合肼作为主还原剂，就能够绿色、高效、低成本的制备单晶片状银粉，单晶的高导电性能应用于电子信息、清洁能源，单晶的暴露晶面具有高效的催化和抗菌特性，能促进绿色化工、医疗健康等领域的高质量发展。