[发明专利]利用颗粒型电极的金属纳米粒子制备装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用电解法的金属纳米粒子制备装置及其方法，尤其涉及一种利用交流电压，作为电极的材料，把由与要获得的金属纳米粒子相同的金属构成的颗粒填充于具有既定间隔的一对电极外壳中，借助于电解，能够以低廉的价格，连续地大量制备均一形状和均一的纳米大小的金属纳米粒子的利用颗粒型电极的金属纳米粒子制备装置及其方法。。

背景技术

一般而言，作为用于获得微细金属粉末的方法，使用共沉淀法、喷雾法、溶胶-凝胶法、电解法、反相微乳液法等化学方法和利用球磨机(ball mill)、捣碎机(stamp mill)的粉碎法等机械方法。

例如，就用于制备银粉末的化学方法而言，主要使用的方法是，经利用碱溶液使硝酸银水溶液中和的中和反应，在生成的氧化银或氢氧化银的沉淀物中，使用联氨或过氧化氢、福尔马林等还原剂进行还原的方法，或在借助所述中和反应而生成的氢氧化银的沉淀中混入氢、一氧化碳等还原力强的气体进行还原的方法，或在碱性氨络合物水溶液中添加福尔马林、草酸等还原剂进行还原，从而析出银粉末的方法。

但是，就这种以往的制备方法而言，作为起始物质，使用金属盐作为电解质，因而不够环保，为去除有害物，要求大量费用和时间，而且存在粒子大小不易控制的问题。

另外，以往由于使用了为阻止因金属粒子絮凝造成的粒子增长而使用的界面活性剂及添加剂或有害物，因而存在不够环保的缺点。

就以往的普通的电解法而言，使用要合成的金属材料的电极和金属盐，即硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐等作为电解质，利用电解，使之在电极表面实现金属化，获得粒子。

当然，在电解法中，作为用于获得金属粉末的电解质，之所以使用有害金属盐，是因为金属不溶于水，如果把与强酸盐结合的金属溶于水，则容易解离成离子，利用还原剂等能够实现粒子化。

在这种情况下，作为副产物而产生有害物，在提高温度时，产生有害气体，不够环保，粒子的大小也不够均匀。

而且，象以往一样，在使用了诸如硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐等的金属盐的电解法中，起始物质本身不够环保，在中和及清洗过程中，不仅发生废水处理问题，而且存在需要经过清洗过程的麻烦，在清洗过程中，使金属粉末大量流失。

在韩国公开专利第10-2004-105914号中，提出了一种利用电解法的金属纳米粒子制备方法，考虑到在使用上述以往金属盐的电解法中，起始物质本身不够环保，发生废水处理问题等，只使用电极和少量的添加剂、去离子水(DI-water)，同时施加外部的力，诱导金属粒子的形成及分散，从而能够环保地制备金属的纳米粒子。

下面参照图1，进一步详细说明所述韩国公开专利第10-2004-105914号揭示的利用以往电解法的金属纳米粒子制备方法。

如图1所示，在以往的金属纳米粒子制备中，在容器(1)的内部，投入去离子水与作为添加剂而混合了环保性金属离子还原剂或有机物金属离子还原剂的溶液(2)，在所述溶液(2)内，使两个电极棒(3)隔离配置。另外，在所述溶液(2)中，把产生超声波的超声波发生装置(4)和搅拌溶液(2)的搅拌器(5)分别配置于所述容器的上下，在这种构成状态下，把直流(DC)电流接入2个电极棒(3)。

但是，所述以往的制备方法利用了直流电解法，阳极电极棒与阴极电极棒全部由与要获得的金属粒子相同的成份构成，借助于电位差，发生在电极上生成金属结晶的现象。

另外，当利用所述以往的制备方法制备金属纳米粒子，例如，制备银纳米粒子时，接入直流电流(DC)，在阳极(Anode)生成的金属阳离子向阴极移动，在阴极(Cathode)周围生长，生成纳米级以上的微米级的银粒子结晶(Crystalline)，发生结块的现象，而且，金属粒子生成不够均匀，存在形成不均匀粒子的问题。

另外，根据所述以往的制备方法，在接入直流电流，实施电解的情况下，在阳极处，由于Ag+离子生成时产生的热，与作为Ag+离子的配对离子的OH-离子结合，具有发生氧化现象的问题，在未氧化的Ag+离子被还原剂还原之前，在电场作用下向阴极移动，与阴极提供的电子相遇，在阴极表面重新还原为银，银粒子因而逐渐生长，生长的银粒子直至生长至微米级，从而引起消耗了将生成纳米粒子的Ag+离子的结果。

因此，即使Ag+离子被还原剂还原，被分散剂封端，生成需要的银纳米粒子，其量与氧化的Ag2O生成量和生长的银粒子相比，只有极少的量存在于反应溶液中，不适合作为高效率的大量生产方法。