PL222077B1 - Sposób wytwarzania nanoproszku srebrowego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania nanoproszku srebrowego, mający zastosowanie w przemyśle chemicznym, ceramicznym lub elektronicznym.

Znany sposób wytwarzania nanoproszku srebrowego według zgłoszenia patentowego USA nr 2007/0183920 polega na rozkładzie termicznym wcześniej otrzymywanego palmitynianu srebra. Jednak obecność otoczki organicznej, która w efekcie staje się składnikiem otrzymywanego proszku, jest niepożądana, szczególnie w zastosowaniach elektronicznych.

Inny znany sposób wytwarzania nanoproszku srebrowego, opisany w opisie patentowym WO 2008/100163, polega na dodawaniu roztworu azotanu srebra do roztworu N-tlenku-N-metylomorfoliny czyli NMMO. Nanosrebro, otrzymywane tym sposobem, jest stosowane w przemyśle włókienniczym. Ze względu na to, że roztwór NMMO pozostaje w kompozycji, sposób ten nie nadaje się do zastosowań w elektronice.

Znany sposób wytwarzania proszku srebrowego, ujawniony w polskim opisie patentowym nr 170772, polega na dodawaniu do wodnego roztworu rozpuszczalnej w wodzie soli srebra wodnego roztworu wodorotlenku metalu alkalicznego, gliceryny i izopropanolu i następnym wyodrębnianiu otrzymanego proszku srebrowego o średniej wielkości ziaren 0,8-1,6 μm z roztworu. Proces prowadzono przy zastosowaniu wodnego roztworu, zawierającego rozpuszczalną w wodzie sól srebra w ilości 0,1-1,0 mola na 30-90 moli wody. Otrzymany proszek suszono w podwyższonej temperaturze, ok. 333-373 K. Niestety otrzymywane tym sposobem ziarna proszku ulegają rozrostowi, co sprzyja niekorzystnej aglomeracji.

Zatem istnieje potrzeba opracowania sposobu wytwarzania proszku srebra o mniejszej wielkości ziaren, z przeznaczeniem do zastosowania m.in. w elektronice, którego cząstki nie będą ulegały aglomeracji.

Niespodziewanie okazało się, że przy zastosowaniu niższych o rząd wielkości w porównaniu do ujawnionego sposobu stężeń wodnego roztworu rozpuszczalnej w wodzie soli srebra otrzymuje się nanoproszek srebrowy o średniej wielkości ziaren 9-100 nm, zaś zgodny z obecnym wynalazkiem sposób prowadzenia procesu, jak również suszenie otrzymanego nanoproszku w temperaturze pokojowej, zapobiega rozrostowi ziaren.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania nanoproszku srebrowego, poprzez zmieszanie wodnego roztworu rozpuszczalnej w wodzie soli srebra i wodnego roztworu wodorotlenku metalu alkalicznego, gliceryny i izopropanolu, charakteryzujący się tym, że do wodnego roztworu rozpuszczalnej w wodzie soli srebra, korzystnie AgNO3, o stężeniu 0,005-0,06 mola/l dodaje się 5-25 g/l trójetanoloaminy a następnie dodaje się mieszając w temperaturze pokojowej wodny roztwór redukujący, zawierający 0,1-0,8 mola/l wodorotlenku metalu alkalicznego, 0,1-1 mola/l gliceryny, 0,1-1 mola/l izopropanolu i 0,05-0,2 g/l kwasu pelargonowego, korzystnie przy zachowaniu stosunku molowego reduktora do soli srebra w zakresie od 1:1 do 15:1, po czym otrzymany nanoproszek srebrowy przemywa się wodą dejonizowaną najpierw o temperaturze pokojowej, a następnie gorącą o temperaturze 85-100°C, wreszcie izopropanolem, po czym wyodrębniony nanoproszek srebrowy suszy się w temperaturze pokojowej do uzyskania stałej masy.

Zarówno taki sposób prowadzenia procesu, jak również suszenie otrzymanego nanoproszku w temperaturze pokojowej zapobiega rozrostowi ziaren.

Niewielki dodatek kwasu tłuszczowego powoduje wytworzenie na powierzchni tworzących się nanocząstek srebra cienkiej organicznej warstwy ochronnej, która przeciwdziała ich aglomeracji. Warstwa ta jest niemal w całości usuwana w końcowym etapie przemywania rozpuszczalnym w wodzie, łatwo lotnym rozpuszczalnikiem organicznym. Niewielka pozostałość nie stanowi przeszkody w zastosowaniach nanoproszku w elektronice. Wprowadzana zaś trójetanoloamina pełni rolę środka powierzchniowo czynnego, co jest korzystne przy zastosowaniu tak niskich stężeń reagentów.

Sposobem według wynalazku otrzymuje się nanoproszek srebrowy o średniej wielkości ziaren 9-100 nm.

Podane niżej przykłady ilustrują sposób według wynalazku w konkretnych przypadkach jego wykonania, nie ograniczając zakresu jego stosowania.

P r z y k ł a d 1. Do wodnego roztworu AgNO3 o stężeniu 0,059 mol/l, otrzymanego przez rozpuszczenie 10 g AgNO3 w 1000 ml wody dejonizowanej, dodano 10 g trójetanoloaminy, a następnie ciągle mieszając w temperaturze pokojowej roztwór redukujący, zawierający 6 g KOH, 5 ml gliceryny, 5 ml izopropanolu i 0,1 g kwasu pelargonowego, rozpuszczonych w 350 ml wody dejonizowanej. Mieszanie

PL 222 077 B1 prowadzono przez 1 h do uzyskania klarownego roztworu nad osadem wytrąconego nanoproszku. Wytworzony nanoproszek srebrowy wyodrębniono z roztworu przez dekantację i przemyto kilkakrotnie wodą dejonizowaną o temperaturze pokojowej, a następnie gorącą o temperaturze 90-95°C. W końcowym stadium nanoproszek przemyto izopropanolem, a następnie suszono w temperaturze pokojowej do uzyskania stałej masy. Otrzymano nanoproszek srebrowy o średniej wielkości ziaren 100 nm.

P r z y k ł a d 2. Do wodnego roztworu AgNO3 o stężeniu 0,033 mol/l, otrzymanego przez rozpuszczenie 10 g AgNO3 w 1800 ml wody dejonizowanej, dodano 20 g trójetanoloaminy, a następnie ciągle mieszając w temperaturze pokojowej roztwór redukujący, zawierający 24 g KOH, 20 ml gliceryny, 20 ml izopropanolu i 0,2 g kwasu pelargonowego, rozpuszczonych w 700 ml wody dejonizowanej. Mieszanie prowadzono przez 1 h do uzyskania klarownego roztworu nad osadem wytrąconego nanoproszku. Wytrącony nanoproszek srebrowy wyodrębniono z roztworu przez wirowanie i przemyto kilkakrotnie wodą dejonizowaną o temperaturze pokojowej, a następnie gorącą o temperaturze 90-95°C. W końcowym stadium nanoproszek przemyto izopropanolem, a następnie suszono w temperaturze pokojowej do uzyskania stałej masy. Otrzymano nanoproszek srebrowy o średniej wielkości ziaren 80 nm.

P r z y k ł a d 3. Do wodnego roztworu AgNO3 o stężeniu 0,016 mol/l, otrzymanego przez rozpuszczenie 10 g AgNO3 w 3600 ml wody dejonizowanej, dodano 40 g trójetanoloaminy, a następnie ciągle mieszając w temperaturze pokojowej roztwór redukujący, zawierający 24 g KOH, 20 ml gliceryny, 20 ml izopropanolu i 0,4 g kwasu pelargonowego, rozpuszczonych w 1400 ml wody dejonizowanej. Po wytrąceniu nanoproszku srebrowego całość mieszano do uzyskania klarownego roztworu nad osadem nanoproszku. Wytworzony nanoproszek srebrowy wyodrębniono z roztworu przez wirowanie i przemyto kilkakrotnie wodą dejonizowaną o temperaturze pokojowej, a następnie gorącą o temperaturze 90-95‘C. W końcowym stadium nanoproszek przemyto izopropanolem, a następnie suszono w temperaturze pokojowej do uzyskania stałej masy. Otrzymano nanoproszek srebrowy o średniej wielkości ziaren 50 nm.

P r z y k ł a d 4. Do wodnego roztworu AgNO3 o stężeniu 0,008 mola/I, otrzymanego przez rozpuszczenie 10 g AgNO3 w 7200 ml wody dejonizowanej, dodano 50 g trójetanoloaminy, a następnie ciągle mieszając w temperaturze pokojowej roztwór redukujący, zawierający 24 g KOH, 20 ml gliceryny, 20 ml izopropanolu i 0,5 g kwasu pelargonowego, rozpuszczonych w 2800 ml wody dejonizowanej. Po wytrąceniu nanoproszku srebrowego całość mieszano do uzyskania klarownego roztworu nad osadem nanoproszku. Wytworzony nanoproszek srebrowy wyodrębniono z roztworu przez wirowanie i przemyto kilkakrotnie wodą dejonizowaną o temperaturze pokojowej, a następnie gorącą o temperaturze 90-95°C. W końcowym stadium nanoproszek przemyto izopropanolem, a następnie suszono w temperaturze pokojowej do uzyskania stałej masy. Otrzymano nanoproszek srebrowy o średniej wielkości ziaren 20 nm.

Claims (1)

1. Sposób wytwarzania nanoproszku srebrowego, poprzez zmieszanie wodnego roztworu rozpuszczalnej w wodzie soli srebra i wodnego roztworu wodorotlenku metalu alkalicznego, gliceryny i izopropanolu, znamienny tym, że do wodnego roztworu rozpuszczalnej w wodzie soli srebra, korzystnie AgNO₃, o stężeniu 0,005-0,06 mola/l dodaje się 5-25 g/l trójetanoloaminy a następnie dodaje się mieszając w temperaturze pokojowej wodny roztwór redukujący, zawierający 0,1-0,8 mola/l wodorotlenku metalu alkalicznego, 0,1-1 mola/l gliceryny, 0,1-1 mola/l izopropanolu i 0,05-0,2 g/l kwasu pelargonowego, korzystnie przy zachowaniu stosunku molowego reduktora do soli srebra w zakresie od 1:1 do 15:1, po czym otrzymany nanoproszek srebrowy przemywa się wodą dejonizowaną najpierw o temperaturze pokojowej, a następnie gorącą o temperaturze 85-100°C, wreszcie izopropanolem, po czym wyodrębniony nanoproszek srebrowy suszy się w temperaturze pokojowej do uzyskania stałej masy.