[发明专利]一种可用于导电油墨的银包铜纳米颗粒的制备方法

说明书

本发明涉及一种用于导电油墨的银包铜纳米颗粒的制备方法，分别将铜的前驱体、保护剂和还原剂溶于有机溶剂，加热，制得纳米铜溶液；向所述纳米铜溶液中加入硝酸银溶液，冷却，离心，干燥，制得用于导电油墨的银包铜纳米颗粒。本发明采用连续还原、置换的方法来制备用于导电油墨的银包铜纳米颗粒；本制备过程无需添加复杂螯合剂、无需分离纯化、活化敏化等中间过程，且反应条件绿色温和。此外，本制备方法生成的银包铜纳米颗粒分散性好、单分散度高，且具有较强的抗氧化能力，可大规模化生产并应用于导电油墨领域。

技术领域

本发明涉及一种银包铜纳米颗粒的制备方法，本发明尤其涉及一种用于导电油墨的银包铜纳米颗粒的制备方法，属于双金属纳米材料领域。

背景技术

印刷电子的快速发展对其核心材料——导电油墨提出了较高的要求。目前市场上多为纳米金、银基的导电油墨，但由于其可能出现的电迁移及高昂的成本使其工业化生产受到了一定限制。相比之下，纳米铜基的导电油墨具有与金银导电油墨接近的电导率和较低的成本，是金银导电油墨理想的替代品。然而，金属铜易氧化的特性使其可靠性大大降低，基于此，研究学者们考虑在纳米铜颗粒表面均匀包覆一层金属银，将其隔绝空气。这种核壳结构的银包铜颗粒不仅保持了原有金属铜银优良的导电性能，同时有效改善了铜颗粒易氧化的特性。以该银包铜纳米颗粒作为导电填料，在保持低成本和高导电性能的前提下，可提高抗氧化性、热稳定性等可靠性，具有可观的应用前景。

银包铜纳米颗粒的制备方法主要有：化学还原法、置换法、电化学法、熔融雾化法、气相法、脉冲激光沉积法等。化学还原法是用还原剂将溶液中的银离子还原为银单质，并沉积在铜粉表面，形成镀层。该法需将铜颗粒进行酸洗、敏化、活化后再置入还原剂溶液，工艺复杂；且化学法镀银反应速度较快，会造成镀液的不稳定，从而导致银镀层的不均匀。

置换法是将电位性较大的铜粉加入银溶液中，利用二者之间的电动势，使银离子在铜粉表面被置换为银镀层。置换法通常需要加入氨等络合剂、并辅以敏化、活化过程，步骤稍繁琐。

熔融雾化法是通过喷雾的方法将铜、银的熔融液颗粒化，利用偏析现象制得双金属的复合粉体。该法制得的粉末总体含银量较少但大都聚集在颗粒表面，银含量从表面向微粒内部逐步降低，而相反铜含量则逐渐增高。

以上方法制得的铜银双金属材料的导电性均较好，但都具有耗银量大、制备工艺复杂、综合成本较高等缺点。目前，尚没有一种制备工艺简单、成本低且可以应用于大规模生产的关于制备银包铜核壳纳米颗粒的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于导电油墨的银包铜纳米颗粒的制备方法，其制备工艺简单、成本低，对环境友好且适用于大规模生产。

本发明所述的用于导电油墨的银包铜纳米颗粒的制备方法，分别将铜的前驱体、保护剂和还原剂溶于有机溶剂，加热，制得纳米铜溶液；向所述纳米铜溶液中加入硝酸银溶液，冷却，离心，干燥，制得用于导电油墨的银包铜纳米颗粒。

优选的，所述铜的前驱体为氢氧化铜、硝酸铜、乙酰丙酮铜、硫酸铜、氯化铜中的一种或两种以上。所述组合典型非限定的为氢氧化铜与硝酸铜的组合，硝酸铜与乙酰丙酮铜的组合，硝酸铜、乙酰丙酮铜与硫酸铜的组合，乙酰丙酮铜、硫酸铜与氯化铜的组合等。

优选的，所述保护剂为聚乙烯吡咯烷酮、明胶、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇、聚乙烯醇、阿拉伯胶和十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种以上。所述组合典型非限定的为聚乙烯吡咯烷酮与明胶的组合，明胶与十六烷基三甲基溴化铵的组合，十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇与聚乙烯醇的组合，聚乙二醇、聚乙烯醇、阿拉伯胶和十二烷基苯磺酸钠的组合等。

优选的，所述还原剂为抗坏血酸；