[发明专利]一种具有核壳结构低银含量的银包铜粉末的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有核壳结构低银含量的银包铜粉末的制备方法，包括以下步骤：首先将铜粉进行表面预处理，然后与分散剂、络合剂混合，得到铜粉前驱体溶液；将银氨溶液缓慢滴加到铜粉前驱体溶液中；当银氨溶液添加量达到一半时，同时缓慢滴加还原剂；将反应液进行固液分离，得到的固体产物经洗涤、干燥，制得所述银包铜粉末。本发明添加了具有“双面胶”作用的单宁酸作为络合剂，并采用了两步法来制备银包铜粉末，先进行置换反应，然后在置换反应的过程中再通过加入还原剂促进银离子的还原反应，所制备的银包铜粉末银含量低，银壳包覆均匀紧凑，具有高导电性和抗氧化性。

技术领域

本发明涉及一种金属复合材料粉末的制备方法，尤其涉及一种具有核壳结构低银含量的银包铜粉末的制备方法。

背景技术

银粉由于其高导电性和化学稳定性，是导电浆料中较常用的导电填料，但是银的高成本严重限制了银基导电浆料的大规模应用，并且在高湿度条件下，银的电化学迁移会导致电路短路故障，严重影响电子器件的使用。与Ag相比，Cu具有低成本、低电阻率以及广泛可用性的优点，是导电填料较好的替代选择；但是铜粉在实际应用中容易被环境中的空气氧化，在表面形成氧化铜。氧化铜的形成不仅增加了烧结温度，限制了导电膜的形成，而且降低了导电性能。为了减少铜粉的氧化，研究者提出在铜粉表面包覆银层，制备出核壳结构的银包铜粉末，在实现抗氧化的同时，避免了银迁移问题，并且大幅度降低了生产成本。银包铜粉末在光伏、太阳能电池、柔性电子、催化以及抗菌材料方面有着广阔的应用前景。

银包铜粉末的制备方法一般分为还原法和置换法两种。还原法是通过添加还原剂，促使银离子还原沉积在铜粉表面，其中铜粉只作为基底，不参与化学反应。还原法可以获得较高的含银量，但是难以获得包覆均匀的银层。此外，银离子容易单独成核游离生长，因此还原法中银的利用率不高。置换法是利用铜基材作为还原剂，铜粉表面原子失电子转变为铜离子并进入溶液中，银离子得电子而被还原并沉积在铜粉表面。与传统还原法相比，置换法更容易控制银层的结晶方式和分布均匀性。但是因置换反应的动力来源是铜银之间的电势差，存在着镀层薄且疏松以及结合强度小的缺点。

因此，如何制备包覆均匀、银层紧凑、具有高导电性和抗氧化性的银包铜粉末是本领域亟待解决的问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种包覆均匀、银层紧凑、具有高导电性和抗氧化性的具有核壳结构低银含量的银包铜粉末的制备方法。

技术方案：本发明所述的具有核壳结构低银含量的银包铜粉末的制备方法，包括以下步骤：

(1)将铜粉进行表面预处理；

(2)将预处理后的铜粉与分散剂、络合剂混合，得到铜粉前驱体溶液；

(3)将银氨溶液缓慢滴加到铜粉前驱体溶液中；当银氨溶液添加量达到一半时，同时缓慢滴加还原剂；

(4)将反应液进行固液分离，得到的固体产物经洗涤、干燥，制得所述银包铜粉末。

其中，步骤(1)中，铜粉表面预处理的过程为：向铜粉中加入丙酮、乙醇、铵基混合溶液、水，其中，铵基混合溶液包括硫酸铵溶液和氨水溶液，超声处理，以去除表面的有机杂质以及氧化物。

其中，步骤(2)中，所述的络合剂为单宁酸。

其中，步骤(2)中，所述的分散剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、明胶和阿拉伯树胶中的至少一种。

其中，步骤(2)中，预处理后的铜粉与分散剂的质量比为100:5-100:55。

其中，步骤(2)中，所述的铜粉前驱体溶液的浓度为0.1mol/L-2mol/L。

其中，步骤(3)中，所述的银氨溶液的制备过程为：将稀氨水滴加到硝酸银溶液中，直至溶液透明，得到银氨溶液；所述硝酸银的摩尔浓度为0.1mol/L-1.5mol/L；所述稀氨水的浓度为10％。