[0037] 下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0038] 本发明一种Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法,具体按照以下步骤实施:
[0039] 步骤1、对Ti3SiC2粉体依次进行醇洗、粗化、敏化、活化、水洗以及烘干处理,得到预处理Ti3SiC2粉体,具体按照以下步骤实施:
[0040] 步骤1.1、取平均粒度为2μm~20μm、纯度大于93%的Ti3SiC2粉体;
[0041] 步骤1.2、将步骤1.1中的Ti3SiC2粉体倒入乙醇水溶液中,并使 Ti3SiC2粉体完全浸没于乙醇水溶液,利用乙醇水溶液对Ti3SiC2粉体进行醇洗,醇洗时间为10min~30min;
[0042] 其中,乙醇水溶液是由乙醇和水按体积比为1:1~3混合均匀后得到的;
[0043] 步骤1.3、将经步骤1.2后得到的Ti3SiC2粉体倒入氢氟酸水溶液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于氢氟酸水溶液,利用氢氟酸水溶液对Ti3SiC2粉体进行粗化处理,粗化处理时间为30min~60min;
[0044] 其中,氢氟酸水溶液是由氢氟酸和水按体积比为1:1~4混合均匀后得到的;
[0045] 步骤1.4、按体积比为1~4:1将盐酸和SnCl2水溶液混合,形成敏化处理液,将经步骤1.3后得到的Ti3SiC2粉体倒入敏化处理液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于敏化处理液,利用敏化处理液对Ti3SiC2粉体进行敏化处理,敏化处理时间为30min~60min;
[0046] 其中,SnCl2水溶液的浓度为10g/L~20g/L,盐酸的浓度为 100ml/L~200ml/L;
[0047] 步骤1.5、按质量比为1:1:1将PdCl2水溶液、硼酸水溶液及盐酸混合,形成活化液,将经步骤1.4后得到的Ti3SiC2粉体倒入活化液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于活化液,利用活化液对Ti3SiC2粉体进行活化处理,活化处理时间为1h~2h;
[0048] 其中,PdCl2水溶液的浓度为0.1g/L~0.2g/L,硼酸水溶液的浓度为10g/L~20g/L,盐酸的浓度为100ml/L~200ml/L;
[0049] 步骤1.6、先用去离子水对经步骤1.5后得到的Ti3SiC2粉体清洗 2次~4次,再依次经离心、过滤处理,之后于80℃~100℃条件下进行烘干处理,得到预处理Ti3SiC2粉体。
[0050] 步骤2、分别配制银氨溶液和还原液,具体方法分别如下:
[0051] 先将AgNO3溶解于去离子水中,配制成浓度为10g/L~20g/L的硝酸银溶液,之后向硝酸银溶液中逐滴滴加浓度为10vol.%~20vol.%的稀氨水,刚开始生成沉淀,继续滴加直至沉淀刚好溶解,配制出成银氨溶液;
[0052] 按体积比为1:1~4将甲醛溶液与乙醇溶液混合均匀,配制成还原液;其中,甲醛溶液的浓度为10vol.%~30vol.%,乙醇溶液的浓度为40vol.%~60vol.%。
[0053] 步骤3、利用步骤2得到的银氨溶液和还原液对经步骤1得到的预处理Ti3SiC2粉体进行银氨镀,具体按照以下步骤实施:
[0054] 步骤3.1、将步骤1得到的预处理Ti3SiC2粉体添加到经步骤2得到的银氨溶液中,形成混合物料;
[0055] 其中,预处理Ti3SiC2粉体与Ag的质量比控制为1~4:1;
[0056] 步骤3.2、将经步骤3.1得到的混合物料置于温度为50℃~80℃的水浴锅中进行水浴加热,同时在连续搅拌下向混合物料中滴加步骤2 中制备出的还原液进行化学镀银反应,反应时间为1h~3h,镀覆结束。
[0057] 步骤4、对经步骤3镀覆后剩余的物质进行过滤,对滤掉液体后剩余的部分进行烘干处理,得到Ti3SiC2/Ag复合导电粉体;
[0058] 其中,烘干处理采用的是真空干燥箱,温度控制为80℃~120℃。
[0059] 将利用本发明的制备方法制备出的Ti3SiC2/Ag复合导电粉体与树脂、橡胶等绝缘基体按一定比例进行混合,通过调节Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的含量,能制备出导电性能良好的导电薄膜材料;另外,该Ti3SiC2/Ag复合导电粉体也可以作为电子浆料的导电填料使用。
[0060] 图1是Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的XRD图,从图1中可以看出:除了Ti3SiC2的衍射峰外,还能明显观察到Ag的衍射峰,说明成功制备了Ti3SiC2/Ag复合导电粉体。
[0061] 图2是Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的SEM图,从图2中可以看出:纳米Ag颗粒附着在Ti3SiC2粉体表面,但并未完整包覆Ti3SiC2粉体。
[0062] 实施例1
[0063] 取平均粒度为2μm~20μm、纯度大于93%的Ti3SiC2粉体;将 Ti3SiC2粉体倒入乙醇水溶液(乙醇水溶液是由乙醇和水按体积比为1: 1混合均匀后得到的)中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于乙醇水溶液,利用乙醇水溶液对Ti3SiC2粉体进行醇洗,醇洗时间为10min;将醇洗后得到的Ti3SiC2粉体倒入氢氟酸水溶液(氢氟酸水溶液是由氢氟酸和水按体积比为1:1混合均匀后得到的)中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于氢氟酸水溶液,利用氢氟酸水溶液对Ti3SiC2粉体进行粗化处理,粗化处理时间为30min;按体积比为4:1将盐酸(盐酸的浓度为100ml/L)和SnCl2水溶液(SnCl2水溶液的浓度为10g/L)混合,形成敏化处理液,将粗化处理后得到的Ti3SiC2粉体倒入敏化处理液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于敏化处理液,利用敏化处理液对Ti3SiC2粉体进行敏化处理,敏化处理时间为60min;按质量比为1: 1:1将PdCl2水溶液(PdCl2水溶液的浓度为0.1g/L)、硼酸水溶液(硼酸水溶液的浓度为10g/L)及盐酸(盐酸的浓度为100ml/L)混合,形成活化液,将敏化处理后得到的Ti3SiC2粉体倒入活化液中,并使 Ti3SiC2粉体完全浸没于活化液,利用活化液对Ti3SiC2粉体进行活化处理,活化处理时间为1h;用去离子水对活化后得到的Ti3SiC2粉体清洗2次,再依次经离心、过滤处理,之后于80℃条件下进行烘干处理,得到预处理Ti3SiC2粉体;
[0064] 先将AgNO3溶解于去离子水中,配制成浓度为10g/L的硝酸银溶液,之后向硝酸银溶液中逐滴滴加浓度为10vol.%的稀氨水,刚开始生成沉淀,继续滴加直至沉淀刚好溶解,配制出成银氨溶液;按体积比为1:4将甲醛溶液与乙醇溶液混合均匀,配制成还原液;其中,甲醛溶液的浓度为10vol.%,乙醇溶液的浓度为40vol.%;
[0065] 将预处理Ti3SiC2粉体添加到银氨溶液中,形成混合物料,Ti3SiC2粉体与Ag的质量比为4:1;将混合物料置于温度为50℃的水浴锅中进行水浴加热,同时在连续搅拌下向混合物料中滴加还原液进行化学镀银反应,反应时间为3h,镀覆结束;
[0066] 对镀覆处理后剩余的体系进行过滤,对滤掉液体后剩余的物料进行烘干处理,采用真空干燥箱,温度控制为80℃,得到Ti3SiC2/Ag 复合导电粉体。
[0067] 实施例2
[0068] 取平均粒度为2μm~20μm、纯度大于93%的Ti3SiC2粉体;将Ti3SiC2粉体倒入乙醇水溶液(乙醇水溶液是由乙醇和水按体积比为1: 1.5混合均匀后得到的)中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于乙醇水溶液,利用乙醇水溶液对Ti3SiC2粉体进行醇洗,醇洗时间为15min;将醇洗后得到的Ti3SiC2粉体倒入氢氟酸水溶液(氢氟酸水溶液是由氢氟酸和水按体积比为1:2混合均匀后得到的)中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于氢氟酸水溶液,利用氢氟酸水溶液对Ti3SiC2粉体进行粗化处理,粗化处理时间为40min;按体积比为3:1将SnCl2水溶液(SnCl2水溶液的浓度为12g/L)和盐酸(盐酸的浓度为120ml/L)混合,形成敏化处理液,将粗化处理后得到的Ti3SiC2粉体倒入敏化处理液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于敏化处理液,利用敏化处理液对Ti3SiC2粉体进行敏化处理,敏化处理时间为30min;按质量比为1:1:1将 PdCl2水溶液(PdCl2水溶液的浓度为0.15g/L)、硼酸水溶液(硼酸水溶液的浓度为13g/L)及盐酸(盐酸的浓度为130ml/L)混合,形成活化液,将敏化处理后得到的Ti3SiC2粉体倒入活化液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于活化液,利用活化液对Ti3SiC2粉体进行活化处理,活化处理时间为1.5h;用去离子水对活化后得到的Ti3SiC2粉体清洗3 次,再依次经离心、过滤处理,之后于85℃条件下进行烘干处理,得到预处理Ti3SiC2粉体;
[0069] 先将AgNO3溶解于去离子水中,配制成浓度为12g/L的硝酸银溶液,之后向硝酸银溶液中逐滴滴加浓度为12vol.%的稀氨水,刚开始生成沉淀,继续滴加直至沉淀刚好溶解,配制出成银氨溶液;按体积比为1:3将甲醛溶液与乙醇溶液混合均匀,配制成还原液;其中,甲醛溶液的浓度为15vol.%,乙醇溶液的浓度为45vol.%;
[0070] 将预处理Ti3SiC2粉体添加到银氨溶液中,形成混合物料,Ti3SiC2粉体与Ag的质量比为3:1;将混合物料置于温度为60℃的水浴锅中进行水浴加热,同时在连续搅拌下向混合物料中滴加还原液进行化学镀银反应,反应时间为2.5h,镀覆结束;
[0071] 对镀覆处理后剩余的体系进行过滤,对滤掉液体后剩余的物料进行烘干处理,采用真空干燥箱,温度控制为90℃,得到Ti3SiC2/Ag 复合导电粉体。
[0072] 实施例3
[0073] 取平均粒度为2μm~20μm、纯度大于93%的Ti3SiC2粉体;将 Ti3SiC2粉体倒入乙醇水溶液(乙醇水溶液是由乙醇和水按体积比为1: 2混合均匀后得到的)中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于乙醇水溶液,利用乙醇水溶液对Ti3SiC2粉体进行醇洗,醇洗时间为20min;将醇洗后得到的Ti3SiC2粉体倒入氢氟酸水溶液(氢氟酸水溶液是由氢氟酸和水按体积比为1:2.5混合均匀后得到的)中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于氢氟酸水溶液,利用氢氟酸水溶液对Ti3SiC2粉体进行粗化处理,粗化处理时间为60min;按体积比为2:1将SnCl2水溶液 (SnCl2水溶液的浓度为15g/L)和盐酸(盐酸的浓度为150ml/L)混合,形成敏化处理液,将粗化处理后得到的Ti3SiC2粉体倒入敏化处理液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于敏化处理液,利用敏化处理液对Ti3SiC2粉体进行敏化处理,敏化处理时间为45min;按质量比为1: 1:1将PdCl2水溶液(PdCl2水溶液的浓度为0.17g/L)、硼酸水溶液(硼酸水溶液的浓度为15g/L)及盐酸(盐酸的浓度为170ml/L)混合,形成活化液,将敏化处理后得到的Ti3SiC2粉体倒入活化液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于活化液,利用活化液对Ti3SiC2粉体进行活化处理,活化处理时间为1.5h;用去离子水对活化后得到的Ti3SiC2粉体清洗3次,再依次经离心、过滤处理,之后于90℃条件下进行烘干处理,得到预处理Ti3SiC2粉体;
[0074] 先将AgNO3溶解于去离子水中,配制成浓度为15g/L的硝酸银溶液,之后向硝酸银溶液中逐滴滴加浓度为15vol.%的稀氨水,刚开始生成沉淀,继续滴加直至沉淀刚好溶解,配制出成银氨溶液;按体积比为1:2.5将甲醛溶液与乙醇溶液混合均匀,配制成还原液;其中,甲醛溶液的浓度为20vol.%,乙醇溶液的浓度为50vol.%;
[0075] 将预处理Ti3SiC2粉体添加到银氨溶液中,形成混合物料,Ti3SiC2粉体与Ag的质量比为2:1;将混合物料置于温度为70℃的水浴锅中进行水浴加热,同时在连续搅拌下向混合物料中滴加还原液进行化学镀银反应,反应时间为2h,镀覆结束;
[0076] 对镀覆处理后剩余的体系进行过滤,对滤掉液体后剩余的物料进行烘干处理,采用真空干燥箱,温度控制为100℃,得到Ti3SiC2/Ag 复合导电粉体。
[0077] 实施例4
[0078] 取平均粒度为2μm~20μm、纯度大于93%的Ti3SiC2粉体;将 Ti3SiC2粉体倒入乙醇水溶液(乙醇水溶液是由乙醇和水按体积比为1: 2.5混合均匀后得到的)中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于乙醇水溶液,利用乙醇水溶液对Ti3SiC2粉体进行醇洗,醇洗时间为25min;将醇洗后得到的Ti3SiC2粉体倒入氢氟酸水溶液(氢氟酸水溶液是由氢氟酸和水按体积比为1:3混合均匀后得到的)中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于氢氟酸水溶液,利用氢氟酸水溶液对Ti3SiC2粉体进行粗化处理,粗化处理时间为45min;按体积比为2.5:1将SnCl2水溶液(SnCl2水溶液的浓度为18g/L)和盐酸(盐酸的浓度为180ml/L)混合,形成敏化处理液,将粗化处理后得到的Ti3SiC2粉体倒入敏化处理液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于敏化处理液,利用敏化处理液对Ti3SiC2粉体进行敏化处理,敏化处理时间为50min;按质量比为1:1:1将 PdCl2水溶液(PdCl2水溶液的浓度为0.18g/L)、硼酸水溶液(硼酸水溶液的浓度为18g/L)及盐酸(盐酸的浓度为180ml/L)混合,形成活化液,将敏化处理后得到的Ti3SiC2粉体倒入活化液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于活化液,利用活化液对Ti3SiC2粉体进行活化处理,活化处理时间为2h;用去离子水对活化后得到的Ti3SiC2粉体清洗4 次,再依次经离心、过滤处理,之后于95℃条件下进行烘干处理,得到预处理Ti3SiC2粉体;
[0079] 先将AgNO3溶解于去离子水中,配制成浓度为18g/L的硝酸银溶液,之后向硝酸银溶液中逐滴滴加浓度为18vol.%稀氨水,刚开始生成沉淀,继续滴加直至沉淀刚好溶解,配制出成银氨溶液;按体积比为1:2将甲醛溶液与乙醇溶液混合均匀,配制成还原液;其中,甲醛溶液的浓度为30vol.%,乙醇溶液的浓度为55vol.%;
[0080] 将预处理Ti3SiC2粉体添加到银氨溶液中,形成混合物料,Ti3SiC2粉体与Ag的质量比为1:1;将混合物料置于温度为75℃的水浴锅中进行水浴加热,同时在连续搅拌下向混合物料中滴加还原液进行化学镀银反应,反应时间为1.5h,镀覆结束;
[0081] 对镀覆处理后剩余的体系进行过滤,对滤掉液体后剩余的物料进行烘干处理,采用真空干燥箱,温度控制为110℃,得到Ti3SiC2/Ag 复合导电粉体。
[0082] 实施例5
[0083] 取平均粒度为2μm~20μm、纯度大于93%的Ti3SiC2粉体;将 Ti3SiC2粉体倒入乙醇水溶液(乙醇水溶液是由乙醇和水按体积比为1: 3混合均匀后得到的)中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于乙醇水溶液,利用乙醇水溶液对Ti3SiC2粉体进行醇洗,醇洗时间为30min;将醇洗后得到的Ti3SiC2粉体倒入氢氟酸水溶液(氢氟酸水溶液是由氢氟酸和水按体积比为1:4混合均匀后得到的)中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于氢氟酸水溶液,利用氢氟酸水溶液对Ti3SiC2粉体进行粗化处理,粗化处理时间为35min;按体积比为1:1将SnCl2水溶液(SnCl2水溶液的浓度为20g/L)和盐酸(盐酸的浓度为200ml/L)混合,形成敏化处理液,将粗化处理后得到的Ti3SiC2粉体倒入敏化处理液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于敏化处理液,利用敏化处理液对Ti3SiC2粉体进行敏化处理,敏化处理时间为55min;按质量比为1:1:1将 PdCl2水溶液(PdCl2水溶液的浓度为0.2g/L)、硼酸水溶液(硼酸水溶液的浓度为20g/L)及盐酸(盐酸的浓度为200ml/L)混合,形成活化液,将敏化处理后得到的Ti3SiC2粉体倒入活化液中,并使Ti3SiC2粉体完全浸没于活化液,利用活化液对Ti3SiC2粉体进行活化处理,活化处理时间为1.5h;用去离子水对活化后得到的Ti3SiC2粉体清洗4 次,再依次经离心、过滤处理,之后于100℃条件下进行烘干处理,得到预处理Ti3SiC2粉体;
[0084] 先将AgNO3溶解于去离子水中,配制成浓度为20g/L的硝酸银溶液,之后向硝酸银溶液中逐滴滴加浓度为20vol.%的稀氨水,刚开始生成沉淀,继续滴加直至沉淀刚好溶解,配制出成银氨溶液;按体积比为1:1将甲醛溶液与乙醇溶液混合均匀,配制成还原液;其中,甲醛溶液的浓度为30vol.%,乙醇溶液的浓度为60vol.%;
[0085] 将预处理Ti3SiC2粉体添加到银氨溶液中,形成混合物料,Ti3SiC2粉体与Ag的质量比为1.5:1;将混合物料置于温度为80℃的水浴锅中进行水浴加热,同时在连续搅拌下向混合物料中滴加还原液进行化学镀银反应,反应时间为1h,镀覆结束;
[0086] 对镀覆处理后剩余的体系进行过滤,对滤掉液体后剩余的物料进行烘干处理,采用真空干燥箱,温度控制为120℃,得到Ti3SiC2/Ag 复合导电粉体。
[0087] 实际上,已经公开的发明专利Ag/Ti3SiC2电接触复合材料的制备方法(CN102312150A)中采用银氨化学镀银的方法在Ti3SiC2颗粒表面制备了包银Ti3SiC2粉体,之后与Ag粉球磨混合均匀,热压烧结制备Ag/Ti3SiC2复合电触头材料。而本发明Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法中,材料是由Ag颗粒附着在Ti3SiC2上所形成的未完全包覆的Ti3SiC2/Ag复合导电粉体,在材料的制备方法、性能和用途上有着本质的区别。
[0088] 本发明Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法,通过化学镀法制备的Ti3SiC2/Ag复合导电粉体,不需要对Ti3SiC2粉体进行完整包覆,可通过渝渗效应形成导电网络,提高材料的导电性能;在不降低材料导电性的同时,可以降低材料的密度和成本;另外,本发明Ti3SiC2/Ag 复合导电粉体具有良好的化学稳定性,能在一定的高温和腐蚀环境下使用。
[0089] 利用本发明Ti3SiC2/Ag复合导电粉体的制备方法,制备出的 Ti3SiC2/Ag复合导电粉体具有较低的密度(远低于Ag的10.53g/cm3)、良好的化学和热稳定性(可在500℃以下温度范围内使用)以及高导电性(电阻率低于10-7Ω·m)。