[发明专利]一种制备Ag包覆层厚度可控的C/Ag复合纳米材料的新方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种制备Ag包覆层厚度可控的C/Ag复合纳米材料的新方法。

背景技术

若将廉价导电材料与少量电学性能极佳的金属材料进行复合，将有效的替代纯Ag导电纳米材料，大大降低可印刷电子元器件的生产成本。对于纳米材料来说，如何在纳米材料中引入导电物质，或显著提高纳米材料的导电性，又减少其对材料结构产生的影响，是目前研究的最大挑战。碳基纳米材料具有广泛的应用前景，尤其是在印刷电子学方面，深受各国研发人员的重视。鉴于此，本发明以廉价的碳纳米颗粒为基础，引入导电性能良好的金属材料Ag，最终实现在降低Ag使用成本的同时，保持或提高材料电学性能和电学稳定性。通过在纳米材料表面包覆导电物质不仅可在一定程度上来实现材料电学性能的提高，还会对材料起到结构上的保护和缓冲作用，提高材料的电化学稳定性和使用寿命，另外该类材料可被用来大量制备导电浆料，进一步促进电子产业的发展。

发明目的

本发明的目的是为了提供一种C/Ag复合纳米颗粒制备的新方法，以便制备具有单分散性，包覆均匀的C/Ag复合纳米颗粒，可实现Ag包覆分布和壳层厚度可控，并且具有反应步骤简单，反应时间短，操作简便等优点，可用于工业化批量制备和生产C/Ag复合纳米颗粒。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种原位还原和自催化法制备C/Ag复合纳米材料包括下述步骤：

1)选取一定质量的碳纳米材料分散于乙醇溶液中，加入一定量的硅烷偶联剂，并保持搅拌一段时间。

2)反应结束后，利用离心将所得沉淀从反应介质中分离出来，并先后用去离子水和乙醇清洗。将其再次分散到一定浓度的多元醛溶液中，并保持搅拌一段时间。

3)用硝酸银和氨水配置银氨溶液，并将上述醛基功能化碳纳米材料加入银氨溶液中，在一定温度下反应一定时间。

4)重复过程(3)可以实现Ag壳层厚度的控制，产生的沉淀物即为C/Ag复合纳米材料。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1、本发明方法采用硅烷偶联剂和多元醛对碳纳米材料进行功能化处理，克服了传统方法Ag包覆效果差，过程不可控的缺陷，况且本发明可实现微量或大剂量C/Ag复合纳米颗粒的制备。因此，本发明具有成本低、快速、简便、准确的优点。

2、重复本发明步骤(3)的过程，可实现Ag包覆厚度的控制，有利于获得导电率不同的复合纳米材料。

3、本发明制备的银包覆碳的复合纳米颗粒具有单分散性，高导电性，可降低单一银纳米材料的使用成本。

具体实施方式

实施例1：

本发明涉及一种湿化学路线制备C/Ag复合纳米颗粒。具体如下：1)分别取1g碳纳米材料溶解于250mL乙醇(95％)中，滴加1.25m L的氨基硅烷，室温下搅拌2h。反应结束后，利用离心将所得沉淀从反应介质中分离出来，并先后用去离子水清洗3次，乙醇清洗2次。2)将上述材料重新分散到5□％的戊二醛溶液中，搅拌2h，利用离心将所得沉淀从反应介质中分离出来，并先后用去离子水清洗3次，乙醇清洗2次。；3)配置0.3M的硝酸银溶液，滴加2％的氨水，直至溶液澄清为止。将上述碳纳米材料分散到10ml乙醇中，并加入到银氨溶液中，反应温度为80℃，反应时间为20min。所得的沉淀即为C/Ag复合纳米颗粒。4)重复该过程(3)可获得不同Ag包覆厚度的C/Ag复合纳米颗粒。该方案形成Ag壳层组成颗粒粒度相对较大。

实施例2：

本发明涉及一种湿化学路线制备C/Ag复合纳米颗粒。具体如下：1)分别取1g碳纳米材料溶解于250mL乙醇(95％)中，滴加1.25mL的氨基硅烷，室温下搅拌2h。反应结束后，利用离心将所得沉淀从反应介质中分离出来，并先后用去离子水清洗3次，乙醇清洗2次。2)将上述材料重新分散到5□％的戊二醛溶液中，搅拌2h，利用离心将所得沉淀从反应介质中分离出来，并先后用去离子水清洗3次，乙醇清洗2次。；3)配置0.1M的硝酸银溶液，滴加2％的氨水，直至溶液澄清为止。将上述碳纳米材料分散到10ml乙醇中，并加入到银氨溶液中，反应温度为80℃，反应时间为20min。所得的沉淀即为C/Ag复合纳米颗粒。4)重复该过程(3)可获得不同Ag包覆厚度的C/Ag复合纳米颗粒。该方案形成Ag壳层组成颗粒粒度相对较大。

实施例3：

本发明涉及一种湿化学路线制备C/Ag复合纳米管。具体如下：1)分别取0.1g碳纳米管溶解于25mL乙醇(95％)中，滴加125μL的氨基硅烷，室温下搅拌2h。反应结束后，利用离心将所得沉淀从反应介质中分离出来，并先后用去离子水清洗3次，乙醇清洗2次。2)将上述材料重新分散到5□％的戊二醛溶液中，搅拌2h，利用离心将所得沉淀从反应介质中分离出来，并先后用去离子水清洗3次，乙醇清洗2次。；3)配置0.05M的硝酸银溶液，滴加2％的氨水，直至溶液澄清为止。将上述碳纳米材料分散到1ml乙醇中，并加入到银氨溶液中，反应温度为80℃，反应时间为20min。所得的沉淀即为C/Ag复合纳米颗粒。4)重复该过程(3)可获得不同Ag包覆厚度的C/Ag复合纳米管。该方案形成Ag壳层组成颗粒粒度相对较大。