一種制備分散的亞微米級蜂窩狀球形鉑粉的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種制備分散的亞微米級蜂窩狀球形鉬粉的化學液相還原鉬前驅體的工藝方法，該工藝方法制備的鉬粉在電化學技術工業、微電子工業、催化應用領域和生物醫學方面有著廣泛的應用。
【背景技術】
[0002]亞微米級蜂窩狀球形鉬粉的催化性質和吸附性質不僅與它們的化學性質有關系，而且與它們的大小、形貌、分散性、以及單個粒子的結構形態有關系。例如亞微米級蜂窩狀球形鉬粉作為鉬導體漿料和電阻漿料中的主體功能相，其性能對漿料流動性、均勻性、觸變性等將產生重大的影響，同時又因其形態呈多孔蜂窩球形，這進一步增大了其比表面積，增強了產品的使用作為電子元器件的使用性能，鉬粉主要廣泛應用于電子工業厚膜漿料的制備，如電阻漿料、鉬漿、銀鉬漿料、金鉬和金鉬鈀漿料等，這些漿料可在電子工業和傳感器上得到廣泛應用，如生產混合式集成電路、電阻器、終端連接器、顯示板、傳感器、檢測器等。
[0003]傳統制備超細粒子的方法是將貴金屬離子或其配合物離子通過化學液相還原反應轉變為金屬離子。在這些傳統的還原反應中，由于水是一種極性物質，還原過程中的鉬粉顆粒的生成過程具有不可控性，極易造成超細鉬粉的團聚、鉬粉顆粒為無定形結構、粒度分布范圍寬、鉬粉合格率低等缺點，這些缺點難以滿足鉬導體漿料和電阻漿料所需具備的高穩定性、高可靠性等性能。在本發明研究中，這些反應同樣是在水溶液中實現，由于鉬本身是面心立方體對稱結構，它在各向同性的水溶液中自發形成各向異性的亞微米級蜂窩狀球形鉬粉，這一點是非常罕見的。通過采用合適的還原劑來降低反應介質的反應動力學，通過瞬間形核機制形成鉬納米粒子并控制晶粒長大，通過選擇合適的分散劑，控制納米晶粒的團聚程度，可獲得粒度分布范圍窄且分散的球形鉬粉。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種制備分散的亞微米級蜂窩狀球形鉬粉的工藝方法，解決傳統制備方法中超細鉬粉生成過程中易發生硬團聚、鉬粉顆粒為無定形結構和粒度分布范圍寬等缺點。本發明通過選擇合適的分散劑和還原劑能制備出分散的亞微米級蜂窩狀球形鉬粉，且粒度分布窄、均勻性高。該發明方法產量高達95%，不需要添加任何晶種或模版，實驗設備簡單，反應條件溫和，鉬粉粒度可控性強，制備的鉬粉粒徑范圍可控制在40nm~480nm之間，不需要高溫高壓等苛刻的實驗條件，反應周期非常短，適合批量生產。該方法制備的亞微米級蜂窩狀球形鉬粉具有純度高，顆粒粒徑可控性強，均勻分散性好，比表面積大等特性，應用范圍涉及催化、電化學技術工業、微電子工業及生物醫學等新興領域。
[0005]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
(O分散劑溶液的制備:分散劑為阿拉伯樹膠、聚乙烯吡咯烷酮一醋酸乙烯共聚物(PVP-C0-VA)、十二烷基硫酸鈉(SDS)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、Brij56、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物膠束(Pluronic F127)、聚氧乙烯硬脂酸酯(Bri j700)、4一輕乙酰乙酸內酯(Tetronic 1107)中任意一種或幾種組合的水溶液；
(2)還原液的制備:所述的還原劑為抗壞血酸、甲酸、聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)、乙醇中的任意一種或幾種組合；
(3)分散的亞微米級蜂窩狀球形鉬粉的制備:在攪拌狀態下，將鉬前驅體加入步驟(I)中的分散劑溶液中，隨后逐滴加入濃氨水并加熱升溫，伴隨著劇烈攪拌使鉬鹽溶解，然后加入還原劑，加完后繼續攪拌反應30-50min，最后調節反應溶液的PH值至強酸性，繼續升溫，并攪拌一段時間，將反應得到的產物過濾、并用水和丙酮分別洗滌兩次、最后真空干燥后得到分散的亞微米級蜂窩狀球形鉬粉；
步驟(I)中，所述的分散劑占鉬的百分比為10~30%。
[0006]步驟(2)中，所述的還原液中的還原劑的濃度為10~50g/L。
[0007]步驟(3)中，所述的鉬鹽中鉬的濃度為10~60g/L。
[0008]步驟(3)中，所述的濃氨水的滴加速度為l~10mL/min。
[0009]步驟(3)中，所述的PH值應調節為1~4。
[0010]步驟(3)中，所述的溫度應調節為60~90°C。
[0011]由于采用的以上技術方案，本發明的優點在于:
(O在本發明中，由于選用了合適的分散劑組合、還原劑組合，在常溫、常壓下進行攪拌反應，制得的鉬粉的粒徑為亞微米級，鉬粉的形貌為蜂窩狀球形，無團聚，鉬粉的產率達到95%以上；反應結束后，鉬粉的沉淀迅速，有利于鉬粉的分離。
[0012](2)本發明的方法成本低，在常溫常壓下用簡易的實驗器材就能完成，且能耗低，產品的純度高，產率高，鉬粉分散性好，均勻度高，球形度好、比表面積大，在催化、電化學電極材料應用方面具有較高活性。且鉬粉的粒度尺寸可以通過調節分散劑、還原劑的濃度來控制。
[0013](3)本發明制備的分散的亞微米級蜂窩狀球形鉬粉具有較高的球形度，在微電子工業應用方面適用于電子導體漿料和電阻漿料的配制，使漿料具有較好的流動性和觸變性，方便進行絲網印刷。
[0014]總之，本發明方法通用且成本低廉。本發明的制備分散的亞微米級蜂窩狀球形鉬粉的方法，應用后可制得分散性良好，顆粒尺寸分布范圍窄，粒度范圍為亞微米級(40nm~480nm之間粒度可控)的鉬粉，其型貌為均勻的蜂窩狀球形結構，其比表面積大大提聞。
【附圖說明】
[0015]圖1為是實施例1制備的分散的亞微米級蜂窩狀球形鉬粉的掃描電鏡圖。
[0016]圖2為實施例1制備的分散的亞微米級蜂窩狀球形鉬粉透射電鏡。
[0017]圖3為實施例1制備的分散的亞微米級蜂窩狀球形鉬粉掃描透射照片。
[0018]圖4是實施例2制備的鉬粉的掃描電鏡圖。
[0019]圖5是實施例4制備的鉬粉的20nm透射電鏡圖片。
[0020]圖6是實施例4制備的鉬粉的50nm透射電鏡圖片。
【具體實施方式】
[0021]下面通過附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步說明，但并不意味著對本發明保護范圍的限制。
[0022]實施例1
(O分散劑溶液的制備:配置300ml溶解有1.56g阿拉伯樹膠的水溶液作為分散劑；(2)分散