复合Ag纳米颗粒的热特性研究

图10.3所示为复合Ag纳米颗粒在空气及Ar气中加热速率为10K/min时的DTA和TG分析结果。复合纳米颗粒在空气中有两个放热峰，在Ar气中有一个放热峰。在空气中，在463K左右产生快速的放热反应，同时带有大量的重量减少，随后在463～508K温度范围内发生宽的放热反应带有很小的重量减少，最后在508K左右有一快速的放热反应不带任何重量改变。与此对比，在Ar气氛中，463K左右发生同样的反应，但没有第二次的放热反应，重量减少缓慢持续至573K。

图10.4给出了复合纳米颗粒X射线（XRD）衍射结果，纳米颗粒在空气中加热至放热峰值温度前后，分别为453K、473K和513K。Ag₂CO₃峰在经过第一个放热反应后在473K消失，即473K左右发生了Ag₂CO₃的分解。只有Ag₂CO₃的情况下分解发生在673K^[16，17]，据报道，通过添加乙烯乙二醇，Ag₂O（晶体）在较低的温度下（433K）被还原，比Ag₂O（晶体）本身的分解温度低（703K）^[18]。因此，Ag纳米颗粒外面包围的有机壳体可能发挥了与乙烯乙二醇相似的作用。

FE_-SEM观察结果表明：在空气中473K温度下，金属有机纳米颗粒长大甚至在Ar气氛下生长，如图10.5和图10.6所示。因此认为发生在463K的第一个放热反应为Ag₂CO₃的还原和Ag纳米颗粒的生长，同时伴随着有机外壳局部分解（如图10.5b和图10.5c所示）。在空气中经历了第一个峰之后，在第二个放热反应前后即508K左右复合纳米颗粒快速生长，伴随着缓慢的重量减少（如图10.5d和图10.5e所示）。在Ar气氛围中，在523K时发现了纳米尺度的颗粒，温度比空气中第二峰值温度高（如图10.6c所示）在773K烧结甚至不充分（如图10.6f所示）。这些结果表明，508K左右是一个放热反应，是由粘结在Ag表面上的有机物质完全分解后，Ag纳米颗粒快速烧结导致的。因此，Ar氛围中烧结过程由于低氧分压下有机物质的分解而被延迟。

图10.3 复合Ag纳米颗粒在加热速率为10K/min时的DTA和TG分析结果

图10.4 Ag纳米颗粒加热到不同温度下X射线衍射图谱(www.xing528.com)

（空气中加热速率为10K/min）

图10.5 复合Ag纳米颗粒在空气中加热到不同温度下的SEM图像（加热速率为10K/min）

总而言之，复合Ag纳米颗粒在较低的温度下实现了第一步的快速烧结，同时伴随着有机元素的快速分解，该分解反应是由于有机外壳的氧化和Ag₂CO₃还原之间的相互作用造成的。复合Ag纳米颗粒的这种特性对于在材料键合中的应用是大有益处的。另外，最后的烧结需要在一定的氧分压下加热到超过第二个放热峰值温度。因此采用复合纳米Ag颗粒进行键合，需要加热温度超过508K，以及一定的加热时间和氧分压。

图10.6 复合Ag纳米颗粒在Ar气中加热到不同温度下的SEM图像（加热速率为10K/min）