一、项目简介:
此技术提出了一种制备单分散金属或金属氧化物单晶纳米颗粒的方法。该方法以反相微乳法作为反应体系,其中以有机溶剂为连续相,以金属前驱体和碱金属卤化物的水溶液作为分散相,通过加入表面活性剂形成油包水型微乳体系,继而通过共沸精馏的方式除去体系中的水,得到碱金属卤化物包裹的金属前驱体纳米颗粒。然后,通过高温还原或煅烧可以得到碱金属卤化物包裹纳米金属或金属氧化物的核壳结构颗粒。再经水洗除去碱金属卤化物外壳,即可得到所需的金属或金属氧化物单晶纳米颗粒。本发明能够克服热处理过程中纳米粒子的烧结问题,在保证纳米颗粒单分散的前提下获得所需晶相。
二、目前项目所处阶段:
以纳米银粉为例,目前该项目已处于中试阶段,中试产物表征结果显示,纳米银粉颗粒表面裸露,无任何包覆,分散性良好,无团聚现象。下图为微波辅助气溶胶法制备出的单分散纳米银颗粒扫描电镜图:
三、该项目与现有技术或工艺比较所具有的优势:
目前制备单分散纳米金属/合金、氧化物颗粒的方法主要有机械球磨法、液相合成法和喷雾热分解法等。不过这几种方法自身都有一些缺陷,例如,机械球磨法的特点:尺寸不均,带入杂质,能耗过高,适合低端领域;液相合成法特点:需要大量洗涤过滤,成本高,颗粒表面需要包覆保护剂防止团聚,杂质含量高,粒径分布宽;喷雾热分解法特点:球形度、结晶度高,表而光洁度好。但国内对纳米粉体的形貌、粒度的调控缺乏深入研究。本项目采用的气溶胶方法可以解决产品团聚严重,粒径分布宽,形状不规则,杂质含量高,生产成本高,生产过程污染重的难题。与传统工艺相比,该工艺具有以下优点:不混入杂质,纯度高;无需磨碎分级与液相还;单分散性高;可以精确调控粒径;零污染,零排放,是一条环境友好型的生产工艺。
四、应用领域:
尺寸均一、粒径可控、高纯Au、Ag、Cu、Ni、W、Fe、Co等金属/合金、氧化物颗粒在医学诊断和成像、药物递送、3D打印、导电、抗菌、焊接、研磨抛光、催化、能源、吸波隐身、光电材料、腐蚀防护等领域具有广泛的用途。高性能纳米粉体及生产技术基本上为国外垄断。预计2026年底全球纳米金属颗粒市场将增至510亿美元,纳米金属氧化物需求将达到94.8亿美元。
五:应用前景:
以纳米银粉为例,我国仅微电子工业每年就需银粉1500吨左右,光伏行业需银浆4000吨,80-90%银粉需要从美国杜邦、日本住矿、德国Basf、美国Ferror等公司进口。纳米银粉应用广泛:导电银浆、油墨、电子印刷、金属加工、电极、医疗目前美国杜邦的银浆为7000元/公斤,美国Ferro为6000元/公斤,国内的价格5000元/公斤。将随着太阳能和LED市场出现暴发性增长。
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