本發(fā)明涉及微納銀粉制備，具體涉及一種微納銀粉可控成核的制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)能源的需求日益增加，太陽(yáng)能已成為當(dāng)今世界各國(guó)開(kāi)發(fā)利用的首選新能源技術(shù)之一。太陽(yáng)能光伏發(fā)電是一種直接把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)，憑借著清潔環(huán)保，分布廣泛的特點(diǎn)成為太陽(yáng)能利用技術(shù)最廣泛的形式。

2、隨著光伏和電子行業(yè)的快速發(fā)展，以銀粉為主要功能材料的銀漿的需求量逐年遞增。以光伏行業(yè)為例，銀粉主要應(yīng)用于太陽(yáng)電池正面銀漿和背面銀漿的調(diào)制。根據(jù)中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)：2020年中國(guó)光伏用銀粉的用量約為1650t，預(yù)計(jì)到2025年光伏用銀粉的需求量將達(dá)到2572t，因此銀粉制備工藝的優(yōu)化與粉體改進(jìn)迫在眉睫。相比于背面銀漿所用銀粉，正面電極需要高的高寬比，更窄的線寬，因此所用銀粉需要一定的表面粗糙度和燒結(jié)活性，表面粗糙化能滿足印刷過(guò)程中良好的觸變性能，高的燒結(jié)活性能保證在窄線寬的條件下能保持良好的電性能，因此正面銀粉的制備過(guò)程與背面銀粉有明顯區(qū)別。

3、當(dāng)前正面銀粉的制備過(guò)程涉及到銀粉成核和生長(zhǎng)兩個(gè)過(guò)程，需要對(duì)反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)物濃度，反應(yīng)ph值，環(huán)境溫度，反應(yīng)速率及時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格把控，導(dǎo)致制備工藝繁瑣，重復(fù)率低，難以適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)。

4、因此，當(dāng)前亟需一種反應(yīng)可控，能降低其他條件對(duì)反應(yīng)形成微米粉的影響，制備的微米粉體批量重復(fù)性好，燒結(jié)活性高，能夠量化微米粉的制備過(guò)程，能夠適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)工藝制備方法來(lái)滿足微納銀粉批量制備的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種微納銀粉可控成核的制備方法，使得到的銀粉具有一定的表面粗糙度和燒結(jié)活性，且反應(yīng)可控、批量制備重復(fù)性好。同時(shí)，得到的銀粉可以滿足太陽(yáng)電池正面銀漿對(duì)粉體的需求。

2、本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種微納銀粉可控成核的制備方法，包括下述步驟：

4、s1、將硝酸銀溶于去離子水，保持溶液溫度為25-50℃，加酸性試劑并調(diào)節(jié)溶液的ph值為3.0-6.0，得到氧化溶液a1，氧化溶液a1中的硝酸銀濃度為0.1-3.0mol/l；另取a1溶液內(nèi)硝酸銀質(zhì)量的1-10%硝酸銀溶于去離子水，得到氧化溶液a2，氧化溶液a2中的硝酸銀濃度為0.1-3.0mol/l；

5、s2、取還原劑溶于去離子水，保持溶液溫度為25-50℃，加堿性試劑并調(diào)節(jié)溶液的ph值為2.0-6.0，得到還原溶液b1，還原溶液b1中還原劑濃度為0.1-1.0mol/l；另取b1溶液內(nèi)還原劑質(zhì)量的1-10%還原劑溶于去離子水，得到還原溶液b2；還原溶液b2中還原劑濃度為0.1-1.0mol/l；

6、s3、取步驟s1中氧化溶液a1中硝酸銀質(zhì)量的6-10%的分散劑溶于去離子水，得到合成分散劑c1，其中去離子水添加量為分散劑質(zhì)量的20-50倍；取步驟s1中氧化溶液a2中酸銀質(zhì)量的500-800%的分散劑溶于去離子水，得到合成分散劑c2，其中去離子水添加量為分散劑質(zhì)量的10-20倍；

7、s4、將還原溶液b2添加至控制分散劑c2內(nèi)，攪拌20-40min，得到合成控制液前驅(qū)體，將氧化溶液a2加入合成控制液前驅(qū)體，攪拌5-25h，得到合成控制液d；

8、s5、將氧化溶液a1中硝酸銀質(zhì)量占比20-200%的合成控制液d加入氧化溶液a1，將合成分散劑c1加入還原溶液b1，分別攪拌3-5min后，分別將混合有合成控制液d的氧化溶液a1與加有合成分散劑c1的還原溶液b1輸送至反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌25-40min，靜置10-30min得到微納銀粉溶液，再采用離心機(jī)洗滌至微納銀粉溶液內(nèi)電導(dǎo)率小于10μs/cm時(shí)，烘干，粉化后得到高表面粗糙度微納銀粉。

9、進(jìn)一步的，各步驟中所使用的硝酸銀純度為99.5-99.9%，還原劑純度為99.0%-99.9%。

10、進(jìn)一步的，步驟s1中，調(diào)節(jié)ph值的酸性試劑為硝酸、醋酸、碳酸、苯酚中的一種或多種。

11、進(jìn)一步的，步驟s2中，還原劑為抗壞血酸、水合肼、葡萄糖、丙酮和甲醛中的一種或多種。

12、進(jìn)一步的，步驟s2中，調(diào)節(jié)ph值的堿性試劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水的一種或多種。

13、進(jìn)一步的，步驟s3中，分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、明膠、十六烷基三甲基溴化銨、阿拉伯膠，纖維素，聚乙二醇和聚乙烯醇的一種或多種，合成分散劑c1及控制分散劑c2所添加的分散劑為相同種類試劑。

14、進(jìn)一步的，步驟s4中，合成控制液d的攪拌速率為100-200r/min，保溫溫度為20-60℃。

15、進(jìn)一步的，步驟s4中，合成控制液d采用緩慢反應(yīng)的方式形成納米成核點(diǎn)位，成核點(diǎn)位粒徑為30-80nm；在氧化溶液a1中硝酸銀含量一定的情況下，可以通過(guò)控制合成控制液d添加量來(lái)調(diào)控微納粉體大小。

16、進(jìn)一步的，步驟s5中，采用蠕動(dòng)泵將混合有合成控制液d的氧化溶液a1與加有合成分散劑c1的還原溶液b1輸送至反應(yīng)釜內(nèi)輸送至反應(yīng)釜內(nèi)，蠕動(dòng)泵的流速為11-16l/min，反應(yīng)釜的保溫溫度為25-30℃，攪拌速率為300-1000r/min。

17、進(jìn)一步的，y型管與蠕動(dòng)泵的口徑直徑為5-80cm，蠕動(dòng)泵的出料速率為10-30l/min。

18、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

19、一、本發(fā)明中，區(qū)別與現(xiàn)有的銀粉制備技術(shù)，本發(fā)明提供了一種新的微納銀粉可控成核的制備方法，引入一種新的合成控制液，為硝酸銀與還原溶液在反應(yīng)的過(guò)程中提供了成核點(diǎn)位，抑制了均相成核，促進(jìn)異相成核，極大降低了在銀粉制備過(guò)程中其他條件因素對(duì)粉體成核帶來(lái)的影響，所制備的銀粉一致性好，球形度高，控制步驟少，適合大規(guī)模批量化生產(chǎn)。

20、二、本發(fā)明中，該制備工藝步驟中，反應(yīng)控制液對(duì)銀粉合成的主導(dǎo)作用較強(qiáng)，對(duì)下游漿料應(yīng)用的適配度高，只需對(duì)反應(yīng)控制液添加量進(jìn)行調(diào)控，就可以調(diào)節(jié)所制備的銀粉的粒徑參數(shù)，為銀粉粉體參數(shù)調(diào)控提供了量化指標(biāo)。

21、三、本發(fā)明中，采用該方法制備得到的銀粉具有高表面粗糙度、高燒結(jié)活性，該銀粉用于印刷過(guò)程中良好的觸變性能，高燒結(jié)活性的銀粉能保證在窄線寬的條件下仍能保持良好的電性能，能夠滿足光伏正面銀漿等領(lǐng)域?qū)︺y粉的要求。

22、四、本發(fā)明中，為便于物料計(jì)算精確，減少雜質(zhì)對(duì)合成控制的影響，各步驟中所使用的硝酸銀純度為99.5-99.9%，還原劑純度為99.0%-99.9%，

技術(shù)特征：

1.一種微納銀粉可控成核的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：

2.根據(jù)步驟1所述的一種微納銀粉可控成核的制備方法，其特征在于：各步驟中所使用的硝酸銀純度為99.5-99.9%，還原劑純度為99.0%-99.9%，為保證物料添加量及ph值精確控制。

3.根據(jù)步驟1所述的一種微納銀粉可控成核的制備方法，其特征在于：步驟s1中，調(diào)節(jié)ph值的酸性試劑為硝酸、醋酸、碳酸、苯酚中的一種或多種。

4.根據(jù)步驟1所述的一種微納銀粉可控成核的制備方法，其特征在于：步驟s2中，還原劑為抗壞血酸、水合肼、葡萄糖、丙酮和甲醛中的一種或多種。

5.根據(jù)步驟1所述的一種微納銀粉可控成核的制備方法，其特征在于：步驟s2中，調(diào)節(jié)ph值的堿性試劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水的一種或多種。

6.根據(jù)步驟1所述的一種微納銀粉可控成核的制備方法，其特征在于：步驟s3中，分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、明膠、十六烷基三甲基溴化銨、阿拉伯膠，纖維素，聚乙二醇和聚乙烯醇的一種或多種，合成分散劑c1及控制分散劑c2所添加的分散劑為相同種類試劑。

7.根據(jù)步驟1所述的一種微納銀粉可控成核的制備方法，其特征在于：步驟s4中，合成控制液d的攪拌速率為100-200r/min，保溫溫度為20-60℃。

8.根據(jù)步驟1所述的一種微納銀粉可控成核的制備方法，其特征在于：步驟s4中，合成控制液d采用緩慢反應(yīng)的方式形成納米成核點(diǎn)位，成核點(diǎn)位粒徑為30-80nm；在氧化溶液a1中硝酸銀含量一定的情況下，可以通過(guò)控制合成控制液d添加量來(lái)調(diào)控微納粉體大小。

9.根據(jù)步驟1所述的一種微納銀粉可控成核的制備方法，其特征在于：步驟s5中，采用蠕動(dòng)泵將混合有合成控制液d的氧化溶液a1與加有合成分散劑c1的還原溶液b1輸送至反應(yīng)釜內(nèi)輸送至反應(yīng)釜內(nèi)，蠕動(dòng)泵的流速為11-16l/min，反應(yīng)釜的保溫溫度為25-30℃，攪拌速率為300-1000r/min。

10.根據(jù)步驟9所述的一種微納銀粉可控成核的制備方法，其特征在于：y型管與蠕動(dòng)泵的口徑直徑為5-80cm，蠕動(dòng)泵的出料速率為10-30l/min。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種微納銀粉可控成核的制備方法，涉及微納銀粉制備技術(shù)領(lǐng)域，通過(guò)采用特定的制備方法制備得到合成控制液，通過(guò)合成控制液的引入，為硝酸銀與還原溶液在反應(yīng)過(guò)程中提供了成核點(diǎn)位，抑制了均相成核，促進(jìn)異相成核，極大降低了在銀粉制備過(guò)程中其他條件因素帶來(lái)的影響，采用本方法制備得到的微納銀粉一致性好，球形度高，控制步驟少，適合批量化、規(guī)模化生產(chǎn)，由于反應(yīng)控制液對(duì)銀粉合成的主導(dǎo)作用強(qiáng)，對(duì)下游漿料應(yīng)用的適配度高，只需對(duì)反應(yīng)控制液添加量進(jìn)行調(diào)控，就可以調(diào)節(jié)所制備的銀粉的粒徑參數(shù)，為銀粉粉體參數(shù)調(diào)控提供了量化指標(biāo)，得到的微納銀粉具有一定的表面粗糙度和燒結(jié)活性，可以滿足太陽(yáng)電池正面銀漿對(duì)粉體的需求。

技術(shù)研發(fā)人員：邱清卿,張乾,廖亞琴,朱健,丁銳,蘇紹晶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東方電氣集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21