聚乙二醇在銀粉制備中的應用

第24卷第1期化工時(shí)刊Vol 24, No. 12010年1月Chemical Industry Timesan.1.2010doi:10.3969 i. issn.1002-154X.2010.1.009聚乙二醇在銀粉制備中的應用汪斌蔡亞熊潔羽(江蘇技術(shù)師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院江蘇常州213001)摘要以乙醇為溶劑,PVP為保護劑研究非離子表面活性劑聚乙二醇在銀粉制備過(guò)程中的分散作用,并采用掃描電鏡(SEM)和X射線(xiàn)術(shù)射等對還原產(chǎn)物進(jìn)行形貌觀(guān)察和結構表征。結果表明:PEG對制備樣品的純度、分散性和顆粒大小有著(zhù)重要的影響。在一定聚合度范圍內聚乙二醇相對分子質(zhì)量大,分散效果好。采用PEG-400分散劑可制備出高分散、窄粒級的超細銀粉。隨著(zhù)聚合度的增大,聚乙二醇在乙醇中溶解度下降降低了其分散性能。關(guān)鍵詞超細銀粉表面活性劑分散Polyethylene Glycol Applied in the Preparation ofUltrafine Silver powderWangng jieSchool of Chemistry Chemical Engineering, Jiangsu Teachers University of TechnologyJiangsu Changzhou 213001)Abstract The effect of non-ion surfactants polyethylene glycol( PEG )on dispersion of silver particles in thepreparing silver powder was investigated in the presence of PVP as protective agent and alcohol as solvent. The pattemand phase of reducing products were characterized by scanning electron microscopy SEM)and X-ray diffractometry(XRD). The results showed that PEG impacted apparently on the purity, dispersion degree and particle size of the re-ducing sample. In a certain degree of polymerization, PeG had better dispersive effect as its relative molecular mass in-creased. PEG solubility in ethanol and its dispersive effect decreased with the increasing degree of polymerizationKeywords ultrafine silver powder surfactant dispersion超細銀粉材料是一類(lèi)具有特殊性能的新型材料,性劑陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑。陽(yáng)、廣泛應用于催化劑材料、防靜電材料、低溫超導材料、陰離子表面活性劑在水溶液中解離,帶有正負電荷,電子漿料和生物傳感器材料3。然而由于超細銀可以有效的提高膠體溶液的Zeta電位使膠體溶液粉存在比表面積大、表面原子數多、表面能高存在大具有更好的分散性。由于陽(yáng)、陰離子表面活性劑水溶量的表面缺陷和懸掛鍵超細顆粒間極易團聚,形成液存在小分子離子,如Na’、Cl等,容易包裹在銀晶尺寸較大的團聚體從而影響其性能和應用。因此,格中降低了銀的純度13。魏麗麗等研究表明,改善超細粉體的團聚現象、提高超細顆粒的分散度將非離子表面活性劑可以制備純超細銀粉,以TW80為是提高超細粉體性能具有現實(shí)意義。分散劑,在銀氨溶液中制備出粒度在140~160m目前已有研究者將表面活性劑應用在超細分布范圍較小的超細銀粉。張慶敏等以非離子表粉體制備過(guò)程中,有效改善了其團聚現象,制備出分面活性劑AEO-7為分散劑,在乙醇溶液中制備出平散均勻的超細粉體。表面活性劑分為陽(yáng)離子表面活均粒中國煤化工外。收稿日期:2009-11-19基金項目:江蘇技術(shù)師范學(xué)院科研基金(KYY05037)CNMHG作者簡(jiǎn)介:汪斌(1974-),男,碩士,講師,從事有機化工研究。 Email: wangbin@ jstu. edu,cn化工時(shí)刊2010.Vol.24,No.1工藝·試驗《 Technology& Experiment本文在乙醇溶液中,以PVP為保護劑,研究聚乙分別測定了不同濃度PEG-200、PEG二醇對液相化學(xué)還原法制備超細銀粉過(guò)程的影響。EC-600、PEG-1000和PEG-1500對超細銀粉分1實(shí)驗部分散性能的影響。由圖1可見(jiàn):加入PEG-200和PEG-400,隨PEG濃度的增加,吸光度呈現增加的變化1.1實(shí)驗試劑與分析儀器趨勢。這種變化趨勢可能與超分散劑在銀粒子表面主要試劑如下:硝酸銀、乙醇、聚乙烯砒咯烷酮的吸附現象有關(guān)。即表面活性劑濃度增加后,其在銀(PVP)等均為國產(chǎn)分析純試劑粉體制備中各種常用粒子表面吸附量增大,Zeta電位升高,空間位阻能增的表面活性劑聚乙二醇-200(PEG-200)、聚乙二醇大,分散作用加強。當繼續增加非離子表面活性劑400(PEG-400)、聚乙二醇-600(PEG-600)、聚時(shí),其在銀粒子表面達到飽和吸附量廠(chǎng)時(shí),繼續增乙二醇-100(PEG-1000)和聚乙二醇-1500(PEG加非離子表面活性劑的添加量對分散體系的表面能1500)為國產(chǎn)化學(xué)純試劑。降低不再產(chǎn)生顯著(zhù)影響。加入PEG-600、PEGUV-2450型紫外-可見(jiàn)光分光光度計分析銀1000和PEC-1500,隨表面活性劑濃度的增加,吸光膠溶液吸光度,本文實(shí)驗條件下最大吸光度在400度先增加后減小。這種變化趨勢可能與聚合物在乙rm,D/max2rA型X射線(xiàn)衍射儀納米銀粉的物相,醇溶解度有關(guān)。隨著(zhù)聚合度的增加,聚乙二醇在乙醇EM400T型透射電子顯微鏡納米銀粉的形貌團聚情中溶解度降低,銀粒子表面吸附的表面活性劑減少,況及單個(gè)粒子的粒徑尺寸。銀膠溶液吸光度下降1.2實(shí)驗過(guò)程22聚合度對銀膠溶液分散性能的影響首先用少量去離子水溶解硝酸銀將硝酸銀水溶液加入到乙醇溶液中,配置0.2mo/L硝酸銀溶液。量取50mL的0.2mo/L硝酸銀溶液,并稱(chēng)取0.2gPVP溶于該溶液中;隨后在另一燒杯中將適量聚乙二醇溶于50mL乙醇中配成聚乙二醇溶液。在80℃下將所制備的硝酸銀溶液逐滴滴加到用磁力攪拌的聚乙PEG200 PEC400 PEG600 PEG1000 PEG I500二醇溶液中。反應1.5h后將粽黃色溶液置入離心管進(jìn)行高速離心分離,并將其沉淀置于溫度為40℃的真圖2聚合度對分散性能的影響空干燥箱中干燥,其黑色粉末即為超細銀粉。Fig 2 Effect of degree of polymerization2l結果與分析on absorbancy圖2是在聚乙二醇濃度0.4%條件下測定銀溶2.1PEG濃度對銀膠溶液分散性影響膠溶液的吸光度。從圖中可以看出,隨著(zhù)聚合度的增加,銀膠體溶液吸光度增加(除PEG1500外),即膠體溶液中含有的銀粒子增加,其分散性得到提高。這種現象可以從高分子分散劑分散性能說(shuō)明。在膠體分散體系中,分散質(zhì)微粒間的相互作用力,除了分子間作用力,以及由離子雙電層造成的靜電排斥力之外,還有空間位阻效應的立體穩定化效果對分散體系的穩定性也有著(zhù)十分重要的貢獻。隨著(zhù)聚乙二醇聚合18204060811214161.8202度的增加,分子鏈長(cháng)增加,在銀膠體中聚乙二醇空間ncentration/(%)位阻增強減小了銀粒子的團聚趨勢,提高了膠體的圖1PEG濃度對吸光度影響穩Fig 1 Effect of PEG concentration中國煤化立也可以看出,隨著(zhù)聚CNMH己其在乙醇溶解度下在銀粒子表面吸附汪斌等聚乙二醇在銀粉制備中的應用2010.Vol24,No.1工時(shí)刊量也相應減小,銀膠體溶液穩定性下降,溶液吸光度下降。3結論2.3超細銀粉的形貌及粒度分布(1)聚乙二醇可以有效改善銀膠體溶液分散性能制備的銀粒子為球形和類(lèi)球形,粒度分布較窄,純(11度高。(2)在低聚合度時(shí)提高聚乙二醇濃度較大的提高了銀膠體溶液的分散性,當其在銀粒子表面達到飽21)和吸附量時(shí),添加聚乙二醇對降低表面能影響不大。以PEG-400含量為1.6%時(shí)分散效果最好。(3)聚乙二醇主要靠空間位阻提高膠體穩定性長(cháng)鏈聚乙二醇增加空間位阻,但是其溶解度降低,銀26°)粒子表面吸附的聚合物減少,銀溶膠溶液分散性降圖3納米銀的XRD曲線(xiàn)低Fig 3 The XRD curve of silver nanoparticles參考文獻[1]廖學(xué)紅,朱俊杰,邱曉峰等.類(lèi)球形和樹(shù)枝狀納米銀的超聲電化學(xué)制備[].南京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)),2002,38(1):119-123[2]周全法徐正,包建春還原保護法制備納米銀粉的研究[冂].精細化工,2001,18(1):39~42[3]梁煥珍,金東鎮喻克寧.六方片狀銀粉的合成.粉末冶金技術(shù)[J].2003,21(4):218-233100 nm[4]江成軍段志偉,張振忠等.不同表面活性劑對納米銀粉在乙醇中分散性能的影響[J].稀有金屬材料與工圖4納米銀的TEM程,2007,36(4):724-727Fig. 4 TEM images of silver nanoparticles[5] Sondi 1, Goia DV, Matijetic E, Preparation of highly con-以PEC-400為分散劑,濃度為1.6%所制納米centrated stable dispersions of uniform silver nanoparticles銀粉的XRD圖譜如圖3所示。圖中有4個(gè)明顯的[J]. Joumal of Colloid and Interface Science, 2003, 260特征峰對應依次為(111),(200),(220),(311)。(1):75~81圖中各衍射峰與標準晶態(tài)銀卡片上的保持一致。除[6] Nersisyan HH,LeJH, Son H L,etl. A new and此之外,圖譜中并未見(jiàn)有其它明顯的雜質(zhì)物相衍射峰fective chemical reduction method for preparation of nanos-的存在,說(shuō)明所制備納米銀粉較為純凈。同時(shí)衍射峰ized silver powder and colloid dispersion[ J].MaterialsResearch Bulletin, 2003, 38(6): 949-956相當尖銳,說(shuō)明所制得的納米銀粉結晶程度良好。[7]儲蕓,馬建中.表面活性劑在超細材料研究中的應用以PEG-400為分散劑,濃度為1.6%所制納米(續)[].皮革科學(xué)與工程,2004,14(3):33-38銀粉的TEM圖譜如圖4所示。從圖中結果可以看[8]劉劍曹瑞軍郗英欣。表面活性劑在超細粉體制備中出所得銀粉的粒徑較小粒度分布均勻,粒子為球形的應用[玎].化工新型材料,2003,31(7):37~4和類(lèi)球形,銀粉也比較松散但是仍然存在部分團聚[9]魏麗麗徐盛明徐剛等表面活性劑對超細銀粉分散現象。本文硝酸銀濃度較高,可能存在部分銀粒子形性能的影響[J].中國有色金屬學(xué)報,2009,19(3):595成時(shí)沒(méi)有很好吸附表面活性劑,粒子與粒子之間發(fā)生團聚[10中國煤化工類(lèi)表面活性劑體系CNMHG