摘  要：以硝酸银为质料，PAAS（聚丙烯酸钠）为分手剂，硼氢化钾为复原剂，接纳复原法胜利地制备纳米银。经由进程X-射线衍射阐发仪（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对纳米银停止了表征，成果显现，在水溶剂感化下，获得的纳米银为球形、单晶、粒径为30～50 nm，无其余的氧化物存在。切磋了差别复原剂的量和分手剂对分解纳米银的影响，标明在复原剂KBH4和分手剂PAAS感化下，制备的纳米银粒径巨细均一，无团圆。制备的高分手纳米银为PCB喷墨打印的操纵奠基了根本。
关头词：喷墨打印手艺，纳米银，复原法，分手剂，单晶

PCB ink-jet printing technology Development of Highly Monodispersed Silver Nanoparticles
Liubinyun, Zhangnianchun, Wanghengyi, Wushixian
Guangdong Toneset Science & Technology Co., Ltd, Guangzhou 510208, China

Abstract: Potassium borohydride as reducing agent, silver nitrate as oxidant, add the sodium polyacrylate as dispersant, silver nanoparticles were successfully prepared by reduction method. The XRD and TEM of characterization of nano-silver, the results showed that single crystal, spherical, diameter of 30~50 nm nano-silver was obtained with water as the solvent, and no other oxide exist. We studied effect different reducing agent and dispersant on the synthesis of nano-silver. It was indicated that the silver nanoparticles was dispersion and uniformity with potassium borohydride as reducing agent and the sodium polyacrylate as dispersant. The preparation of highly dispersed nano-silver laid the foundation for PCB inkjet technology applications 
Key words：Ink-jet printing technology； Silver nanoparticles； Reduction method；Dispersant；Single crystal
  人类社会已进入21世纪，计较机、通信及其它电子产物对印制电路板（PCB）建造提出了更高的请求，即高机能、高靠得住性、多功效、小型化、环保及低本钱。惯例的PCB是接纳蚀刻法工艺来建造图形，这类蚀刻法工艺存在资料耗损高、出产工序多、废液排放大、环保压力重等诸多错误谬误[1-2]。今朝电子产物向轻、薄、短、小成长，请求接纳高靠得住的建造手艺，因为纳米资料顺应印制电路板的成长请求，是以，其在印制电路板中的操纵倍受存眷。导电油墨作为印制电子手艺中操纵的关头电子资料，优良的导电油墨已成为全印制电子手艺（Full Printed Electronics Technology）、无线射频辨认体系（RFID, Radio FrequencyIdentification）、薄膜开关等手艺范畴中的关头资料[3-4]，此中以银系导电油墨（导电纳米银浆类）开辟热。因其可观的市场远景，引了很多家至公司投资，按照Nano Markets公司的行业阐发，到2015年，导电银浆的市场规模将到达24亿美圆[5-6]。从手艺的成长趋向上看，能在常温下固化，具备杰出力学机能及载流子才能的无机高份子导电油墨，和情况友爱的水溶性导电油墨，将是将来成长的标的目标[7]。出格是在全印制电子手艺中，因为基板多为无机-无机复合资料、乃至为纸质，这些材质不具备蒙受高温固化的才能，是以，开辟能够或许在室温下固化、具备杰出力学机能、情况友爱的导电油墨都将具备适用代价。
  导电油墨操纵于全印制电路手艺的上风在于：削减印制板建造工序，防止了传统蚀刻方式中干膜、显影、蚀刻等一系列工序，出产本钱下降，耗材削减，几近不产生三废，有更高矫捷性；高温工艺，高温固化能够使油墨用在对温度敏感的资料或没法焊接的资料上、芯片在玻璃上的组装、芯片在柔性基板上的贴装等[8-9]。作为导电油墨中首要的局部-纳米资料，金属纳米资料是制备导电油墨的关头成份之一，制备纳米金属油墨的首要资料是金、银、铜、钯、铂、镍等任一种纯金属微粒及其氧化物或合金。今朝，制备纳米银粉的首要方式有：柠檬酸三钠[10]、水合肼[11]、葡萄糖[12]、乙醇[13]等。这些方式各有其特色。而化学法制备的银粒子小可达几纳米，操纵简略，轻易节制；错误谬误是比外表积大、外表原子数多、外表能高，属于热力学不不变体系，且存在大批的外表缺点和吊挂键，颗粒间极易团圆，构成尺寸较大的团圆体，致使终操纵时落空纳米颗粒应有的物性和功效，从而影响其产物的开辟操纵。今朝，表里对纳米银的分手和不变性的体系研讨鲜见报道，对光谱接收与颗粒尺寸之间的干系研讨更少。本任务的首要目标是接纳化学复原法制备好的分手性和粒径小的纳米银粒子，处理纳米颗粒在财产范畴的操纵题目。并对溶剂与分手剂停止切磋，为研讨纳米银导电油墨操纵于全印制电路手艺奠基根本。

1  尝试进程
1.1 试剂及仪器
  试剂：硝酸银（纯度≥99.0%，阐发纯）；氨水(25 %，阐发纯)；乙二醇（PEG 1000 ≥99.0%，阐发纯），聚丙烯酸钠（PAAS，阐发纯）以上试剂购于广州金华大试剂无限公司；硼氢化钾（纯度≥99.0%，阐发纯），抗坏血酸（纯度≥99.0%，阐发纯），无水乙醇（纯度≥99.7%，阐发纯）购于广州化学试剂厂；尝试用水为污染的二次去离子水，电阻率≥18.2 MΩ.cm，25℃。
  仪器：JEOL-2010型透射电子显微镜（TEM）；Zetasizer-3000HS 粒度阐发仪（Malvern Instruments UK）；TG16-WS型台式高速离心计心情（湘仪离心计心情厂）；KQ3200E型超声波仪器（昆山超声仪器无限公司）；NETZSCH DSC 200PC型差示扫描量热仪（DSC，德NETZSCH公司）；T09-1S型恒温磁力搅拌器（smtsh.cn/ target=_blank class=infotextkey>上海司乐仪器厂）；BS124S型万分之一电子天平（北京赛多利斯仪器体系无限公司）。

1.2 尝试方式
1.2.1 纳米银粉的制备
  将不异量0.8 gAgNO3 别离溶于少许的水中，插手100 ml的去离子水，充实搅拌使其消融，别离用差别的复原剂和分手剂：复原剂为抗坏血酸和硼氢化钾，其浓度均为1.0×10-3 mol/L，分手剂为PAAS，插手差别的量，见表一。而后搅拌使其均匀分手于溶剂中，在常温下反映3 h，而后将所获得的悬浊液以10000 r/min的转速离心分手10 min，后将所得的产物于65℃真空枯燥箱中枯燥8 h。

表1  区別基础下准备納米银

1.2.2 纳米银粉的表征
  将枯燥后的纳米银粉置于铅板的凹槽中，用MSAL-XD2型X-射线粉末衍射仪（XRD）停止构成、晶型阐发，Kα（λ=0. 154051Å）射线，石墨单色器，管电压40 kV，管电流20 mA，扫描速度为5 °/ min。将所制备的纳米银粉用水浓缩，经超声波超声振荡30 min，后滴在喷有不定型石墨的铜网上，晾干，JEOL-2010型透射电子显微镜（TEM，加快电压为200 kV）和选区电子衍射（SAED）察看粒子描摹、晶型、团圆状况及单个粒子的巨细。取少许分手在DI水中的纳米银悬浊液，经超声分手数十分钟，用Zetasizer-3000HS粒度阐发仪停止粒径散布阐发，融化温度的测定在DSC仪器上停止，以氮气作掩护气，氮气的流速为80 mL/min，坩埚材质为铝。

2 成果与会商
2.1 X-射线衍射(XRD)检测阐发

  图1所示为差别前提感化下所制备的纳米银粉的X-射线衍射谱。从图中能够看出，抗坏血酸和硼氢化钾复原制备的纳米银粉在衍射角(2θ)为38°、44°、64°、77°和81°处显现出衍射强峰，这些衍射峰别离归属于金属银的(fcc)的(111)、(200)、(220)、(311)和(222)的晶面衍射。在图1(a)-(c)中，均为银的衍射峰，不其余氧化物的衍射峰显现，是以能够肯定所得产物均为银。申明溶剂水中获得的为银的纯物资，能够制备纯银粉末。  

     图1 制法的纳米级银XRD阐发：(a)抗坏血酸拼回，(b)硼氢化钾拼回，(c)硼氢化钾加PAAS分手之后剂

2.2 描摹检测及粒径阐发
  图2为在差别前提下制备纳米银的TEM照片，从图2(a)中能够看出，用抗坏血酸复原制备的纳米银粒径为25～60 nm，巨细不均一，局局部离性较好。在分手剂PAAS感化下，硼氢化钾复原制备的纳米银粒径在20 nm摆布，全体和局局部离型好，如图2(b)。而不插手分手剂PAAS，如图2(c)，纳米银粒子全体上看分手性差，大局部粒子堆积在一路，难以分手。

  

     

  图 2 制法nm银的TEM阐发：(a)抗坏血酸恢复，(b)硼氢化钾恢复，(c)硼氢化钾加PAAS不爱了剂   图3为奈米银物体的比表面积造谣图，从图3(a)就可以知道，用抗坏血酸参与PAAS不爱了剂，物体造谣较宽，在大的比表面积总量(100-1000 nm)期间有物体留存，声明此方式获取的奈米银有定的阖家欢聚及大小比例失调一。在图3(b)中，物体呈现出正态造谣性，大身体局部物体的比表面积在30-40 nm期间，无较着的大比表面积的银物体呈现。图3(c)表明，在10-100 nm期间有物体留存，比表面积造谣较宽，在大的比表面积总量(50-100 nm)有物体留存。从下列我的第一次阐发推算出，声明不爱了剂PAAS非常有利于奈米物体的不爱了性，就可以明令禁止其阖家欢聚。

  

图3 比表面积散播图 (a)抗坏血酸恢复正常，(b)硼氢化钾恢复正常，(c)硼氢化钾加PAAS和平分手剂   由图XRD、TEM及粒级散播图看得出，納米技术银在重建了剂抗坏血酸和硼氢化钾度化下不可被氧化物，刷出的是纯工程设备与物资的納米技术银，也是在重建了剂硼氢化钾和断联之后剂度化下，納米技术银突显出好的断联之后性和均一性。真是是鉴于納米技术银粒子是鉴于外表通常看上去积大，活性酶高，在氛围营造或河中较易团聚，已是与没加断联之后剂的管理体系比较，当银化合物被重建了时，硼氢化钾重建了和PAAS断联之后剂可以较着消减納米技术银粒子的团聚。

2.3 纳米银的EDX和SAED阐发
  由插手复原剂硼氢化钾和分手剂PAAS获得的纳米银样品停止EDX元素和SAED阐发成果，别离如图4 (a)和(b)所示。从图4 (a)看出，获得的为纯银，无其余杂元素存在；图4(b)的SAED阐发标明，获得的纳米银是单晶，再次证实无其余氧化物或其余晶态物资存在。

          

图4(a)奈米级银能谱阐发，(b)奈米级银选区光电衍射阐发   它是经过了流程插足合适的的提出和男朋友分手剂拥有微米银粒子束必备好的提出和男朋友分手性和均一性，是由于在聚亚克力 钠中疏水基团烷基长链滑向周边，将其外型层围攻，减少其外型层可溶性，请勿银簇间的你我离心分离影响（中带相似电势），操作办公空间位阻定律皮肤返场微米银比表面积的曾加，允许即有办公空间性障碍成效又有电势欺负成效，以进一点请勿微米金属材质的防氧化。

2.4 纳米银的熔点阐发
  图5是纳米银（a，b和c）的DSC曲线，升温速度是20℃/min，全部进程都是在50～350℃之间停止的，图5(a)，用抗坏血酸复原制备的纳米银均匀粒径在40～50 nm 的银的熔点是218℃，而用硼氢化钾复原制备的纳米银粒径在20-30 nm，其熔点是137℃，如图5(b)；可是有团圆的纳米银，当粒径超越100 nm，其银的熔点为170℃，如图5(c)。纳米金属粒子的融化是一个由亚稳态向稳态转变的进程。纳米银外部结晶很好，可是外表原子和体内的原子四周情况差别，外表原子处于不不变状况，为了使体系的能量降到低，外表原子将产生驰豫和布局重排[14]。因为纳米颗粒会软团圆在一路，本来的自在外表变成资料的界面，但并不能转变其能量状况，在恰当的温度和升温速度下能够激起这一转变[15]。

  

  图 5 纳米银粒子的DSC曲线：(a)抗坏血酸复原，(b)硼氢化钾复原，(c)硼氢化钾加PAAS分手剂

3 论断
  (1) 以KBH4为复原剂、AgNO3为先驱体、PAAS为外表活性剂，胜利地制得了均匀粒径散布为30～40 nm的金属纳米银粒子，其融化点在145℃。
  (2) 用抗坏血酸复原制备的纳米银粒子巨细不均一，粒径散布较宽，均匀粒径在50 nm摆布，其融化点在170℃。
  (3) 经由进程用差别的复原剂和插手恰当的分手剂：用硼氢化钾做复原剂，其获得的粒径小，粒径巨细均一；在分手剂PAAS的前提下，纳米银显现出好的分手性，无团圆景象。

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来历：PCB喷墨打印手艺用高分手的纳米银研制