一种超细单分散纳米Ag的合成方法与流程

一种超细单分散纳米ag的合成方法
技术领域
1.本发明涉及一种超细单分散纳米ag的合成方法，属于无机材料制备工艺技术领域。


背景技术：

2.纳米ag材料因具有比表面积大，化学反应活性强，在催化、抗菌、传感等领域显示出潜在的应用前景。因其高导电、高导热等特殊的物理化学性质，在微电子、光电子、电子电器、超导材料、防电子辐射及柔性显示屏等领域有应用广泛。目前，虽然不同尺寸和形貌的纳米ag已通过各种方法合成出来，但粒径小于10nm、分散性良好的ag纳米晶的报道较少，粒径小于5nm的纳米ag迄今没有。主要因为如下:1，粒径小于5nm的纳米ag的尺寸较难调控；2，小尺寸纳米ag所具有的高比表面积，使得表层ag原子极易被氧化或团聚。如何稳定纳米ag，实现其在不同体系中的良好分散性具有极大的意义。超细单分散纳米ag不仅提高ag粉的利用效率，降低产品的制造成本，而且超细单分散纳米ag在实践中也表现出优良的性能，不仅使纳米ag的尺寸可控，而且不易团聚。最近一些研究组通过实验证实超细单分散纳米ag作为催化剂，可用于氧化甲烷、苯甲醇、烯烃、低温氧化co、催化氢化硝基苯等；超细单分散纳米ag作为电子浆料的重要的导电组分为电子电器元件及新能源产业的发展营造了广阔的市场发展空间。这表明超细单分散纳米ag作为新型催化剂和导电ag浆料具有良好的前景。因此超细单分散纳米ag的结构和性质研究引起国内外材料专家的广泛关注。
3.生产超细单分散纳米ag目前主要是物理方法和化学还原法。其中物理方法主要分为高能球磨和充气，气流喷射雾化法，等离子喷射雾化法。这些方法成本较高，操作工序复杂，耗时长，能耗高，不易进行放大工业生产。近年来，一些研究机构尝试了利用化学还原法去合成具有5-7nm纳米ag(发明专利申请，cn 102350344 a，2012年)。然而该方法需要温度极高，通过该专利中的tem图片发现准球形的5-7nmag纳米晶中间的距离2.4-3nm中间还分布有细小的ag纳米晶，尺寸并不均匀。控制粒径的大小和粒径分布的均匀程度在材料合成和使用的过程中异常重要；粒径的大小和均匀程度影响工艺性能和使用性能的整体体现。所以为了实现尺寸更小、更均匀纳米ag在催化及导电浆料等领域的工业应用，研究一种工艺简便，产品质量稳定，耗时少，经济，易于批量生产的制备方法是化工科技领域面临的一项挑战。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种超细单分散纳米ag的合成方法，该方法采用廉价易得的原料，利用简单的途径，能够大量合成，以填补超细单分散纳米ag简易制备方面的空白。由于该方法易于放大，调控方便，产品性能优异，可调控性强，可作为标准物质，也将在催化及导电浆料等领域拥有广阔的市场前景。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
6.本发明涉及一种超细单分散纳米ag的合成方法，所述方法包括如下步骤：
7.s1、在长链胺溶剂中先加入长链脂肪酸钠添加剂，再加入银金属盐；
8.s2、反应温度为160～200℃，反应时间为20～60分钟；
9.s3、将所得产物用乙醇洗涤，烘干后直接得到超细单分散纳米ag。
10.作为本发明的一个实施方案，步骤s1中，银金属盐的质量浓度为0.002～0.2克/ml溶剂。
11.作为本发明的一个实施方案，所述长链胺溶剂采用油胺、十八胺、十六胺、十四胺中的一种或几种的混合溶剂。
12.作为本发明的一个实施方案，所述长链脂肪酸钠添加剂包括油酸钠、亚油酸钠、硬脂酸钠。
13.作为本发明的一个实施方案，所述银金属盐采用硝酸银、硫酸银、醋酸银或氯化银。
14.作为本发明的一个实施方案，步骤s1中，长链胺溶剂和长链脂肪酸钠添加剂的摩尔比为1-15：1。
15.作为本发明的一个实施方案，步骤s3中，烘干的温度为40～80℃，时间为20～40分钟。
16.作为本发明的一个实施方案，步骤s1中，溶剂还添加了十八烯。
17.作为本发明的一个实施方案，长链胺与十八烯的摩尔比为0.5-10:1
18.作为本发明的一个实施方案，步骤s1中，溶剂还添加了油酸。
19.作为本发明的一个实施方案，所述油酸与长链脂肪酸钠添加剂的摩尔比为0.1-10:1。
20.本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：
21.1)本发明采用无机盐为原料，及长链胺如油胺、十八胺、十六胺或十四胺为溶剂，采用简单的湿化学方法制备出了超细单分散纳米ag；产品尺寸较小，平均直径4-5nm、分散性好且结晶良好。
22.2)相较于其它制备超细单分散纳米ag的方法，该方法最重要的优点就是成本低廉，可以放大进行工业生产，同时该方法原料价廉易得，工艺相当简单，生产易于放大，产品具有十分优秀的油溶性，而且制备得到的超细单分散纳米ag可以直接分散于浆料中，工艺十分简单。
23.3)本发明在长链胺溶剂中加入了呈强碱性的油酸钠溶液，使反应液变为乳浊状对单分散纳米ag有保护作用，使纳米ag不进行团聚反应，进而使纳米ag的粒径尺寸精确控制在4-5nm。
24.总之，本发明提供了一种合成超细单分散纳米ag的简单易行的方法，非常适于工业化放大生产，具有极为广阔的应用前景。
附图说明
25.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
26.图1为实施例1的超细单分散纳米ag的粉末x射线衍射图；
27.图2为实施例1的超细单分散纳米ag的透射电子显微镜图；其中a为低倍100nm下的
透射电子显微镜图，b为高倍5nm下的透射电子显微镜图；
28.图3为实施例2的超细单分散纳米ag的透射电子显微镜图；其中a为低倍100nm下的透射电子显微镜图，b为高倍5nm下的透射电子显微镜图；
29.图4为实施例3的超细单分散纳米ag的透射电子显微镜图；其中a为低倍100nm下的透射电子显微镜图，b为高倍5nm下的透射电子显微镜图；
30.图5为实施例4的超细单分散纳米ag的透射电子显微镜图；其中a为低倍100nm下的透射电子显微镜图，b为高倍5nm下的透射电子显微镜图；
31.图6为实施例5的超细单分散纳米ag的透射电子显微镜图；其中a为低倍100nm下的透射电子显微镜图，b为高倍5nm下的透射电子显微镜图；
32.图7为实施例6的超细单分散纳米ag的透射电子显微镜图；其中a为低倍100nm下的透射电子显微镜图，b为高倍5nm下的透射电子显微镜图；
33.图8为对比例1的超细单分散纳米ag的透射电子显微镜图；其中a为低倍100nm下的透射电子显微镜图，b为高倍10nm下的透射电子显微镜图；
34.图9为对比例2的超细单分散纳米ag的透射电子显微镜图；其中a为低倍100nm下的透射电子显微镜图，b为高倍10nm下的透射电子显微镜图。
具体实施方式
35.下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。
36.实施例1
37.取10ml油胺，2ml油酸钠和9ml十八烯加热到160℃，向其中投入质量为0.68g的硝酸银，反应30分钟，倾倒出油胺、油酸钠等混合溶剂后用乙醇洗涤所得沉淀，40℃下干燥30分钟，可以得到超细单分散纳米ag。所得产品均用xrd和透射电子显微镜进行了表征。其粉末x射线衍射谱图如附图1所示。其透射电镜照片如附图2所示，其中合成的样品大部分为超细单分散纳米ag粉体。
38.实施例2
39.取10ml油胺，1ml油酸，1ml油酸钠和10ml十八烯加热到200℃，向其中投入质量为1.36g的硝酸银，反应20分钟，倾倒出油胺等后用乙醇洗涤所得沉淀，40℃下干燥20分钟，可以得到超细单分散纳米ag。所得产品均用xrd和透射电子显微镜进行了表征，如附图3所示，其中合成的样品大部分为超细单分散纳米ag粉体。
40.实施例3
41.取10ml十八胺和5ml油酸钠和10ml十八烯加热到180℃，向其中投入质量为2.72g的硝酸银，反应50分钟，倾倒出十八胺和油酸钠混合溶剂后用乙醇洗涤所得沉淀，40℃下干燥40分钟，可以得到超细单分散纳米ag。所得产品均用xrd和透射电子显微镜进行了表征。如附图4所示，其中合成的样品大部分为超细单分散纳米ag粉体。
42.实施例4
43.取20ml油胺，10ml油酸钠加热到190℃，向其中投入质量为5.64g的硝酸银，反应60
分钟，倾倒出油胺和油酸钠混合溶剂后用乙醇洗涤所得沉淀，40℃下干燥20分钟，可以得到超细单分散纳米ag。所得产品均用xrd和透射电子显微镜进行了表征。如附图5所示，其中合成的样品大部分为超细单分散纳米ag粉体。
44.实施例5
45.取10ml油胺，2ml油酸和2ml油酸钠加热到190℃，向其中投入质量为1.04g的硝酸银，反应40分钟，倾倒出油胺和油酸混合溶剂后用乙醇洗涤所得沉淀，40℃下干燥50分钟，可以得到超细单分散纳米ag。所得产品均用xrd和透射电子显微镜进行了表征。如附图6所示，其中合成的样品大部分为超细单分散纳米ag粉体。
46.实施例6
47.取10ml十八胺，2ml油酸钠和5ml十八烯加热到190℃，向其中投入质量为2.76g的硝酸银，反应30分钟，倾倒出十八胺后用乙醇洗涤所得沉淀，40℃下干燥60分钟，可以得到超细单分散纳米ag。所得产品均用xrd和透射电子显微镜进行了表征。如附图7所示，其中合成的样品大部分为超细单分散纳米ag粉体。
48.对比例1
49.取10ml油胺，2ml油酸和10ml十八烯加热到200℃，向其中投入质量为1.36g的硝酸银，反应20分钟，倾倒出油胺等后用乙醇洗涤所得沉淀，40℃下干燥20分钟，可以得到超细单分散纳米ag。所得产品均用xrd和透射电子显微镜进行了表征。如附图8所示，其中合成的样品的tem图中银纳米粒子的尺寸为2～10nm，有颗粒分布不均匀，颗粒团聚的现象，约有30％的纳米ag颗粒尺寸超过了8nm。
50.对比例2
51.取20ml油胺，10ml油酸加热到190℃，向其中投入质量为5.64g的硝酸银，反应60分钟，倾倒出油胺和油酸混合溶剂后用乙醇洗涤所得沉淀，40℃下干燥20分钟，可以得到超细单分散纳米ag。所得产品均用xrd和透射电子显微镜进行了表征。如附图9所示，其中合成的样品的tem图中银纳米粒子的尺寸为2～10nm，有颗粒分布不均匀，颗粒团聚的现象，超过8nm的纳米ag颗粒占较大比例。
52.综上所述，本发明的方法形成了结晶良好，组成、结构、形貌和尺寸可控的粒径小于5nm的超细单分散纳米ag。该方法原料价廉易得，反应耗时少，操作简单，工艺重复性好，产品质量稳定，操作安全可靠，适于工业放大生产。
53.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。