植物纤维提取物还原纳米金属粒子制备导电油墨的研究

发布时间：2020-10-19 21:18

　　 银纳米粒子因其优异的电磁性能被用于制备导电油墨。但银的成本很高,这一点极大地限制了它的使用。因此,在保证银的电磁性能的前提下,减少银的使用量是降低导电油墨制备成本的关键。根据复合材料的理念,将银包覆在粉体上形成核壳结构,不仅能够保持其电磁性能,而且大幅度降低银的使用量,从而降低导电油墨制备成本。二氧化硅作为一种无机材料,其获得方式简易、原料来源范围广、低成本、理化性质稳定,因此,常被用来做复合材料的基材。本研究采用玉米秸秆提取物作为还原剂还原制备包覆在二氧化硅表面的银纳米粒子,获得银包覆二氧化硅导电粒子,将其应用到导电油墨的制备中。首先,本文采用葡萄糖作为还原剂合成银纳米粒子。并利用合成的银纳米粒子制备导电油墨,得出最佳油墨配方。经研究发现,葡萄糖还原制备粒子半径均一的银纳米粒子的最优合成条件:葡萄糖与硝酸银的摩尔比为2:1、PVP与硝酸银的摩尔比为1.5:1、PH值为11、PVP与AgNO_3摩尔比(1.5:1)、反应温度50℃、反应时间120分钟。制备的银纳米粒子的粒子半径均匀、分散性好。另外,本章还得出了制备UV固化导电油墨的配方:银含量90%,浆料投粉量为25%的情况下,导电油墨的导电率达到3.7×10~4S/m,导电性能高,成本适中。然后,本文探讨了另一种还原剂-玉米秸秆提取液的合成金属粒子的方法。针对玉米秸秆提取物的超声细胞粉碎时间、合成过程中的硝酸银的量、反应时间和反应温度对银纳米粒子的粒子半径及尺寸分布范围的影响。研究表明,利用玉米秸秆提取液还原制备银纳米粒子的最佳实验条件是:超声时间为20min,反应时间为30min,反应温度为80℃,硝酸银用量为0.20g。获得的AgNPs的粒径分布窄,主要分布在10~23nm,颗粒主要形态为是球形。最后,对经表面处理后的二氧化硅镀银,探讨了银含量、MPTMS与二氧化硅质量比、反应物用量对导电油墨的导电性的影响后发现:银含量70%、MPTMS与二氧化硅质量比1:5、硝酸银浓度0.08mol/L时,制得的银包覆二氧化硅粒子的导电性最佳。本论文对粒径为80nm的硅球进行包覆,银含量90%,浆料投粉量为22.5%的情况下,镀银导电油墨的电阻为1.09Ω,导电率为9.17×10~4 S/m,银的使用率降低25.4%,验证了本研究方法的确能够大幅度降低了使用银的成本的目的。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB383.1;TQ638
【部分图文】：

中的体积分数对其导电性能影响巨大。而且要注选择适合的溶剂也是至关重要的。渗流理论可以积分数的重要性，但它只是从宏观上解释发生这，有其一定的局限性。为导电油墨之所以会导电，不是因为粒子间的接子间发生跃迁，从而形成了导电通路。当导电粒隙距离小于 Q 时，使用隧道作用更加有意义。隧没有相互接触，但是迁移距离已经小于渗流临界所示。即粒子两端的形成电压 V，当电子的动能力的作用使电子从绝缘层一侧跃迁到另一侧，从基于粒子间的电场力实现的，所以只有在导电粒理论才实用。

图 1-3 纤维细胞的微观结构Figure 1-3 Microstructure of Fibroblasts究内容利用葡萄糖还原制备 UV 固化导电油墨，测试其导电性以作数据。然后探索了一种新的还原剂-玉米秸秆提取物，来实制备银纳米粒子的合成方法。最后以银氨溶液为银源，二氧化物为还原剂，通过在二氧化硅表面镀银的方式制备银包覆二用作制备导电油墨，测试其导电性后，将纯银导电和镀银导的导电性能进行对比，论证镀银的方式能够在保持导电油墨产成本。本文主要的研究内容如下:文采用葡萄糖作为还原剂化学合成银纳米粒子，研究了生成的最优实验条件。并且制备了银纳米粒子 UV 固化导电油墨

2.3 结果与讨论2.3.1 不同比例的 PVP 与 AgNO3 对生成银纳米粒子的影响图2-1 不同比例的PVP与AgNO3下制得的银纳米粒子的紫外-可见光光谱图Figure 2-1 UV-Vis spectra of silver nanoparticles produced under different ratios of PVP andAgNO3将合成反应后制得的银纳米颗粒经过几次乙醇的清洗、离心后，将其用分散在乙醇中，准备用作紫外光谱检测。设定葡萄糖与硝酸银的摩尔比为 2:1，PVP 与硝酸银的摩尔比为 1.5:1，pH 为 11，反应温度为 80oC，图 2-1 显示了 PVP 与 AgNO3摩尔比为 1:1、1.5:1 和 2:1 时制得的银纳米粒子的紫外-可见光光谱图。光谱中的等离子体共振吸收峰峰值在 410nm 处，表明存在银纳米粒子[104]。金属纳米颗粒的等离子体共振吸收峰值
【参考文献】

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本文编号：2847739