一种块状超细银粉及其制备方法与用途技术

本发明专利技术属于特种金属功能粉体制造领域，涉及一种块状超细银粉及其制备方法与用途，所述制备方法选用可溶性银源、酯类保护剂以及糖类还原剂并搭配醇类水溶液作为溶剂，配制得到前驱体溶液并进行化学还原反应，一步实现块状超细银粉的制备，无需进行pH调节，制备工艺简单，可重复性高，可以成倍放大生产规模，从而大幅度提升生产效率，且大规模生产的质量稳定；使用所述制备方法制得的块状超细银粉收率最高可达96％，且分散性优良，平均粒径2～6μm，振实密度最高可至5.1g/cm3，且所得块状超细银粉的电阻率低至0.000022Ω

A block ultra-fine silver powder and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种块状超细银粉及其制备方法与用途


[0001]本专利技术属于特种金属功能粉体制造领域，具体涉及一种块状超细银粉及其制备方法与用途。

技术介绍

[0002]太阳能作为重要的可再生能源之一，其具备的无污染、储量大及可持续的应用特点使其逐渐成为世界新能源研究的热点。据报道，太阳能电池发电在未来全球能源布局中占有重要地位，作为替代传统能源的一种有效方式，其比重有望逐渐占据全球能源构成的主体位置。预计到2040年左右，可再生能源在全球总能源占比将达到50％以上，而其中太阳能电池发电占比也将达到20％以上。预计到本世纪末，太阳能电池发电占比将会60％以上，可以预见太阳能电池发电具有广阔的应用和发展前景。
[0003]导电浆料是硅基太阳能电池的主体材料，导电浆料一般是由银粉作为导电相，玻璃粉或者氧化物作为粘结相，并结合有机载体而构成的。导电浆料的组成配比、结构性质及制备工艺等会直接影响着太阳能电池的性能，其中作为导电浆料中重要组成成分的导电相银粉是最为关键的影响因素。太阳能电池用导电银浆主要是微米/亚微米的超细银粉，纳米银粉由于表面活性能高、容易产生团聚而在太阳能电池中较少应用，但纳米银粉的制备方法为微米/亚微米的超细银粉的制备提供了参考方案，国内外已经对超细银粉的制备工艺进行了大量的研究和报道，所制银粉粒径涉及微米、亚微米及纳米级，所制银粉形貌主要有块状、球状、片状及不规则形状等。
[0004]以上研究和报道中所使用的方法主要包括化学还原法、溶胶
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凝胶法、电化学法、喷雾热解法及机械球磨法等，其中化学还原法由于制备工艺简单、产品可控性高、成本低廉且具有较好的重复性而得到了广泛应用。化学还原法可通过改变制备工艺中的还原剂、保护剂种类及用量、反应物浓度、溶剂种类、pH值及反应温度等参数对银粉的形貌、尺寸、表面结构和粒度分布进行调控，此方法尤其适用于对纳米级球状超细银粉的制备。
[0005]CN102632248A公开了一种球状银粉及其制备方法，以L
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抗坏血酸作为还原剂、聚乙烯吡咯烷酮作为保护剂，并采用化学还原法从反应原料硝酸银溶液中还原得到粒径为1～3.5μm的球状超细银粉，但需要在整个反应过程中通过滴加氨水来控制全程反应的pH值恒定在3～6之间，以使得硝酸银还原反应的速率维持稳定，增加了该方法的复杂程度，同时该过程会产生有毒的亚硝酸气体，易对环境造成污染；CN105234426A公开了一种超细纳米银的制备方法，分别配置硝酸银溶液、聚乙二醇分散液与甲酸铵还原剂溶剂，再将三个溶液混合后经化学还原反应可以得到粒径为50～100nm的纳米级球状超细银粉。
[0006]但相比于球状超细银粉，片状和块状超细银粉在导电银浆中更具有优势，它们不仅比表面能更低、抗氧化性能更强、结构更稳定，而且在使用过程中多形成面接触和/或线接触，因而导致接触电阻较低，导电性较高。但现阶段对片状和块状超细银粉的制备仍主要依赖于机械球磨法，此方法的缺点在于容易引入杂质，重复性差且效率较低。而使用化学还原法制备片状超细银粉，尤其是制备块状超细银粉的案例报道十分缺少，因此通过化学还
原法直接制备块状超细银粉是一个亟待研究并解决的问题。

技术实现思路

[0007]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种块状超细银粉及其制备方法与用途，所述制备方法选用可溶性银源、酯类保护剂以及糖类还原剂并搭配醇类水溶液作为溶剂，配制得到前驱体溶液并进行化学还原反应，一步实现块状超细银粉的制备，无需进行pH调节，制备工艺简单，可重复性高，可以成倍放大生产规模，从而大幅度提升生产效率，且大规模生产的质量稳定；使用所述制备方法制得的块状超细银粉收率最高可达96％，且分散性优良，平均粒径2～6μm，平均振实密度4.7～5.1g/cm3，且所得块状超细银粉的电阻率低至0.000022Ω
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cm，是生产导电银浆和光伏银浆的理想材料。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种块状超细银粉的制备方法，所述制备方法包括：先配制前驱体溶液，所述前驱体溶液包括质量比为1:(0.06～0.11)的可溶性银源和酯类保护剂、以及糖类还原剂和溶剂，所述溶剂包括体积分数69～100％的醇类水溶液；再对所述前驱体溶液进行化学还原反应，制得块状超细银粉。
[0010]本专利技术通过选用特定的酯类保护剂、糖类还原剂以及醇类水溶液作为溶剂进行搭配，并通过调节溶剂配比以及调节可溶性银源与酯类保护剂的用量比例来进行化学还原反应，可以一步实现块状超细银粉的制备。
[0011]本专利技术通过改变酯类保护剂的用量，可以调控银粉的形貌、粒径大小、尺寸分布及电导率性能；在可溶性银源用量一致时，较少用量的酯类保护剂不足以提供稳定的空间位阻效应和静电保护作用，因而容易形成大粒径的银粉甚至造成银粉的团聚；当酯类保护剂的用量过多时，会对银粉形成过量的包裹，最终形成的银粉多为球形颗粒，同时其表面过多的保护剂会对后续的电导率带来较大影响，因此只有在适宜的保护剂用量下进行制备，才可以防止产品团聚、并稳定产品形貌。
[0012]需要说明的是，所述前驱体溶液包括质量比为1:(0.06～0.11)的可溶性银源以及酯类保护剂，例如1:0.06、1:0.07、1:0.08、1:0.09、1:0.1及1:0.11等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0013]本专利技术选用酯类保护剂有利于块状银粉的形成，但需要搭配糖类还原剂，还需在体积分数69～100％的醇类水溶液中进行反应，才能让块状银粉的形成更加稳定，使得所述制备方法的重复性得到保障；现有技术中往往采用单一溶剂(醇或者水)物质构成的溶剂，而本专利技术使用醇类水溶液作为溶剂，所述体积分数69～100％是指醇类水溶液中醇类物质的体积分数占比，当体积分数不为100％时，即溶剂中含有一定体积的水，可以增加可溶性银源的溶解度，对于容量有限的反应釜来说，在相同的溶剂体积下，本专利技术所溶解的可溶性银源质量更大，反应釜的利用率大大提高，所得银粉的产量增加，同时有利于扩大反应规模，大幅度提升生产效率，使用所述制备方法制得的块状超细银粉收率最高可达96％；当所述溶剂中醇类物质的体积分数占100％时，溶剂中不含水，而是由一种或至少两种以上的醇类物质所构成的醇溶剂，在本专利技术中使用所述醇溶剂并在与之匹配的条件下，仍然可以制得所述块状超细银粉。
[0014]需要说明的是，所述溶剂包括体积分数69～100％的醇类水溶液，例如69％、70％、
71％、72％、73％、74％、75％、80％、85％、90％、95％及100％等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0015]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0016]作为本专利技术优选的技术方案，所述酯类保护剂包括硬脂酸甲酯、油酸乙酯或油酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种块状超细银粉的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：先配制前驱体溶液，所述前驱体溶液包括质量比为1:(0.06～0.11)的可溶性银源和酯类保护剂、以及糖类还原剂和溶剂，所述溶剂包括体积分数69～100％的醇类水溶液；再对所述前驱体溶液进行化学还原反应，制得块状超细银粉。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酯类保护剂包括硬脂酸甲酯、油酸乙酯或油酸丁酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述糖类还原剂包括D
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核糖和/或葡萄糖，优选为D
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核糖；优选地，所述可溶性银源包括硝酸银。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述醇类包括乙醇、丙二醇或异丙醇中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述溶剂为体积分数69～80％的乙醇水溶液；优选地，所述溶剂为乙醇与丙二醇的混合物，且乙醇的体积分数占70～80％；优选地，所述溶剂为乙醇与异丙醇的混合物，且乙醇的体积分数占65～70％。4.根据权利要求1
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3任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述前驱体溶液中可溶性银源的浓度为10～110g/L；优选地，所述前驱体溶液中可溶性银源与糖类还原剂的质量比为1:(1～1.5)。5.根据权利要求1
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4任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述化学还原反应的温度为100～120℃；优选地，所述化学还原反应的时间为6～14h；优选地，所述化学还原反应的装置为反应釜。6.根据权利要求1
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5任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：在所述化学还原反应之后，对所得固体依次进行至少三次浸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成，牛亮峰，郭磊磊，梁玮，孙光辉，
申请(专利权)人：苏州星翰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：