聚乙二醇在银粉制备中的应用

第24卷第1期化工时刊Vol 24, No. 12010年1月Chemical Industry Timesan.1.2010doi:10.3969 i. issn.1002-154X.2010.1.009聚乙二醇在银粉制备中的应用汪斌蔡亚熊洁羽(江苏技术师范学院化学化工学院江苏常州213001)摘要以乙醇为溶剂,PVP为保护剂研究非离子表面活性剂聚乙二醇在银粉制备过程中的分散作用,并采用扫描电镜(SEM)和X射线術射等对还原产物进行形貌观察和结构表征。结果表明:PEG对制备样品的纯度、分散性和颗粒大小有着重要的影响。在一定聚合度范围内聚乙二醇相对分子质量大,分散效果好。采用PEG-400分散剂可制备出高分散、窄粒级的超细银粉。随着聚合度的增大,聚乙二醇在乙醇中溶解度下降降低了其分散性能。关键词超细银粉表面活性剂分散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超细银粉材料是一类具有特殊性能的新型材料,性剂阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。阳、广泛应用于催化剂材料、防静电材料、低温超导材料、阴离子表面活性剂在水溶液中解离,带有正负电荷,电子浆料和生物传感器材料3。然而由于超细银可以有效的提高胶体溶液的Zeta电位使胶体溶液粉存在比表面积大、表面原子数多、表面能高存在大具有更好的分散性。由于阳、阴离子表面活性剂水溶量的表面缺陷和悬挂键超细颗粒间极易团聚,形成液存在小分子离子,如Na’、Cl等,容易包裹在银晶尺寸较大的团聚体从而影响其性能和应用。因此,格中降低了银的纯度13。魏丽丽等研究表明,改善超细粉体的团聚现象、提高超细颗粒的分散度将非离子表面活性剂可以制备纯超细银粉,以TW80为是提高超细粉体性能具有现实意义。分散剂,在银氨溶液中制备出粒度在140~160m目前已有研究者将表面活性剂应用在超细分布范围较小的超细银粉。张庆敏等以非离子表粉体制备过程中,有效改善了其团聚现象,制备出分面活性剂AEO-7为分散剂,在乙醇溶液中制备出平散均匀的超细粉体。表面活性剂分为阳离子表面活均粒中国煤化工外。收稿日期:2009-11-19基金项目:江苏技术师范学院科研基金(KYY05037)CNMHG作者简介:汪斌(1974-),男,硕士,讲师,从事有机化工研究。 Email: wangbin@ jstu. edu,cn化工时刊2010.Vol.24,No.1工艺·试验《 Technology& Experiment本文在乙醇溶液中,以PVP为保护剂,研究聚乙分别测定了不同浓度PEG-200、PEG二醇对液相化学还原法制备超细银粉过程的影响。EC-600、PEG-1000和PEG-1500对超细银粉分1实验部分散性能的影响。由图1可见:加入PEG-200和PEG-400,随PEG浓度的增加,吸光度呈现增加的变化1.1实验试剂与分析仪器趋势。这种变化趋势可能与超分散剂在银粒子表面主要试剂如下:硝酸银、乙醇、聚乙烯砒咯烷酮的吸附现象有关。即表面活性剂浓度增加后,其在银(PVP)等均为国产分析纯试剂粉体制备中各种常用粒子表面吸附量增大,Zeta电位升高,空间位阻能增的表面活性剂聚乙二醇-200(PEG-200)、聚乙二醇大,分散作用加强。当继续增加非离子表面活性剂400(PEG-400)、聚乙二醇-600(PEG-600)、聚时,其在银粒子表面达到饱和吸附量厂时,继续增乙二醇-100(PEG-1000)和聚乙二醇-1500(PEG加非离子表面活性剂的添加量对分散体系的表面能1500)为国产化学纯试剂。降低不再产生显著影响。加入PEG-600、PEGUV-2450型紫外-可见光分光光度计分析银1000和PEC-1500,随表面活性剂浓度的增加,吸光胶溶液吸光度,本文实验条件下最大吸光度在400度先增加后减小。这种变化趋势可能与聚合物在乙rm,D/max2rA型X射线衍射仪纳米银粉的物相,醇溶解度有关。随着聚合度的增加,聚乙二醇在乙醇EM400T型透射电子显微镜纳米银粉的形貌团聚情中溶解度降低,银粒子表面吸附的表面活性剂减少,况及单个粒子的粒径尺寸。银胶溶液吸光度下降1.2实验过程22聚合度对银胶溶液分散性能的影响首先用少量去离子水溶解硝酸银将硝酸银水溶液加入到乙醇溶液中,配置0.2mo/L硝酸银溶液。量取50mL的0.2mo/L硝酸银溶液,并称取0.2gPVP溶于该溶液中;随后在另一烧杯中将适量聚乙二醇溶于50mL乙醇中配成聚乙二醇溶液。在80℃下将所制备的硝酸银溶液逐滴滴加到用磁力搅拌的聚乙PEG200 PEC400 PEG600 PEG1000 PEG I500二醇溶液中。反应1.5h后将粽黄色溶液置入离心管进行高速离心分离,并将其沉淀置于温度为40℃的真图2聚合度对分散性能的影响空干燥箱中干燥,其黑色粉末即为超细银粉。Fig 2 Effect of degree of polymerization2l结果与分析on absorbancy图2是在聚乙二醇浓度0.4%条件下测定银溶2.1PEG浓度对银胶溶液分散性影响胶溶液的吸光度。从图中可以看出,随着聚合度的增加,银胶体溶液吸光度增加(除PEG1500外),即胶体溶液中含有的银粒子增加,其分散性得到提高。这种现象可以从高分子分散剂分散性能说明。在胶体分散体系中,分散质微粒间的相互作用力,除了分子间作用力,以及由离子双电层造成的静电排斥力之外,还有空间位阻效应的立体稳定化效果对分散体系的稳定性也有着十分重要的贡献。随着聚乙二醇聚合18204060811214161.8202度的增加,分子链长增加,在银胶体中聚乙二醇空间ncentration/(%)位阻增强减小了银粒子的团聚趋势,提高了胶体的图1PEG浓度对吸光度影响稳Fig 1 Effect of PEG concentration中国煤化立也可以看出,随着聚CNMH己其在乙醇溶解度下在银粒子表面吸附汪斌等聚乙二醇在银粉制备中的应用2010.Vol24,No.1工时刊量也相应减小,银胶体溶液稳定性下降,溶液吸光度下降。3结论2.3超细银粉的形貌及粒度分布(1)聚乙二醇可以有效改善银胶体溶液分散性能制备的银粒子为球形和类球形,粒度分布较窄,纯(11度高。(2)在低聚合度时提高聚乙二醇浓度较大的提高了银胶体溶液的分散性,当其在银粒子表面达到饱21)和吸附量时,添加聚乙二醇对降低表面能影响不大。以PEG-400含量为1.6%时分散效果最好。(3)聚乙二醇主要靠空间位阻提高胶体稳定性长链聚乙二醇增加空间位阻,但是其溶解度降低,银26°)粒子表面吸附的聚合物减少,银溶胶溶液分散性降图3纳米银的XRD曲线低Fig 3 The XRD curve of silver nanoparticles参考文献[1]廖学红,朱俊杰,邱晓峰等.类球形和树枝状纳米银的超声电化学制备[].南京大学学报(自然科学),2002,38(1):119-123[2]周全法徐正,包建春还原保护法制备纳米银粉的研究[冂].精细化工,2001,18(1):39~42[3]梁焕珍,金东镇喻克宁.六方片状银粉的合成.粉末冶金技术[J].2003,21(4):218-233100 nm[4]江成军段志伟,张振忠等.不同表面活性剂对纳米银粉在乙醇中分散性能的影响[J].稀有金属材料与工图4纳米银的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为分散剂,浓度为1.6%所制纳米centrated stable dispersions of uniform silver nanoparticles银粉的XRD图谱如图3所示。图中有4个明显的[J]. Joumal of Colloid and Interface Science, 2003, 260特征峰对应依次为(111),(200),(220),(311)。(1):75~81图中各衍射峰与标准晶态银卡片上的保持一致。除[6] Nersisyan HH,LeJH, Son H L,etl. A new and此之外,图谱中并未见有其它明显的杂质物相衍射峰fective chemical reduction method for preparation of nanos-的存在,说明所制备纳米银粉较为纯净。同时衍射峰ized silver powder and colloid dispersion[ J].MaterialsResearch Bulletin, 2003, 38(6): 949-956相当尖锐,说明所制得的纳米银粉结晶程度良好。[7]储芸,马建中.表面活性剂在超细材料研究中的应用以PEG-400为分散剂,浓度为1.6%所制纳米(续)[].皮革科学与工程,2004,14(3):33-38银粉的TEM图谱如图4所示。从图中结果可以看[8]刘剑曹瑞军郗英欣。表面活性剂在超细粉体制备中出所得银粉的粒径较小粒度分布均匀,粒子为球形的应用[玎].化工新型材料,2003,31(7):37~4和类球形,银粉也比较松散但是仍然存在部分团聚[9]魏丽丽徐盛明徐刚等表面活性剂对超细银粉分散现象。本文硝酸银浓度较高,可能存在部分银粒子形性能的影响[J].中国有色金属学报,2009,19(3):595成时没有很好吸附表面活性剂,粒子与粒子之间发生团聚[10中国煤化工类表面活性剂体系CNMHG