一种银粉的制备方法

本发明涉及一种银粉的制备方法，尤其涉及一种高振实密度银粉的制备方法，属于粉体制备领域。

背景技术：

1、当前，晶体硅太阳能电池是实际应用最广泛的太阳能电池，其基本组成为导电银浆、钢化玻璃、减反射层和电池板芯片。其中，导电银浆是太阳能电池的重要组成部分，通过丝网印刷、高温烧结等处理后的银浆，是导电电极与外部线路进行连接的媒介，导电银浆性能直接关乎电池片的导电性与度电成本。导电银浆的主要成分有银粉、有机载体和玻璃粉，其中导电银浆成膜后的导电率和致密性等关键技术指标主要由微细银粉的性能决定，而微细银粉的性能则又取决于其形貌、振实密度、粒径分布、烧损率等。研究表明，银粉粒度过大，银浆印刷时不能完全通过丝网，短时间无法烧结致密，烧结膜容易出现空洞，影响导电性；银粉粒度过小，浆料不能和有机载体完全润湿，造成丝网印刷效果差、烧结后银膜收缩率大、孔洞多和连接不致密。而粒度均匀、高振实密度的球形银粉则能够克服上述缺点，通常所要求的银粉平均粒径在1.50μm左右，最大粒径小于5.0μm，且振实密度高于5.40g/cm3，用其制备的导电银浆具有光电转换效率高、导电性能稳定的优点。

2、目前，液相还原法是制备高振实密度球形银粉的主要方法，通常以硝酸银为原料，采用甲醛、抗坏血酸、水合肼、硼氢化钠等作为还原剂来制备银粉；此外，分散剂的种类和用量也是制备球形银粉需要控制的重要参数。一些研究者在制备银粉时，探索了采用多种分散剂协同配合来调控所制备银粉的形貌、粒径、振实密度等各种指标，例如，通过选择以pvp和吐温-80作为二元分散体系，控制反应体系ph值为5，能够制备产出平均粒径为1.25μm，振实密度达到4.6g/cm3的球形银粉(甘卫平，林涛，刘晓刚等.兵器材料科学与工程[j]，2014,37(2)：50-54.)。

3、中国发明专利申请说明书cn110434355a公开了一种高振实密度高分散性球形银粉的制备方法，包括以下步骤：(1)银晶核的制备：将第一分散剂溶液和第一还原剂溶液混合并搅拌加热至沸腾，快速加入第一硝酸银溶液，搅拌反应30～60min，得银晶核溶液；(2)晶核的成长：在步骤(1)制得的银晶核溶液中加入第二分散剂溶液和第二还原剂溶液，搅拌。加热至25～65℃，并将ph值调节至2.5～5.5，加入第二硝酸银溶液，然后加入包覆剂，搅拌20～40min，固液分离取固体，得所述银粉。上述方法制备的银粉振实密度较高，但是其需要使用两种类型的分散剂，且所需的分散剂的量较大，增大了操作难度、成本及废水处理负担。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高振实密度、球形度高的银粉的制备方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、一种银粉的制备方法，包括如下步骤：

4、s1、提供温度为40-60℃、浓度为1.5～2.5mol/l的硝酸银溶液；

5、提供温度为40-60℃、还原剂浓度为0.5～1.5mol/l的还原溶液；

6、其中，所述还原剂由抗坏血酸和鼠李糖按25-50:1的质量比组成；所述还原溶液中含有分散剂和表面活性剂，所述分散剂由pvp、阿拉伯树胶、吐温80按1:0.6～0.9：0.15～0.25的质量比组成，所述表面活性剂由十二烷基硫酸钠、六偏磷酸钠按1:0.3～0.5的质量比组成；还原溶液的ph值为2.5-4.0；

7、s2、以400～800rpm的速率对还原溶液进行搅拌，将部分硝酸银溶液以200～500ml/min的速度加入到还原溶液中，继续搅拌30～60min后；将余下的硝酸银溶液以50～200ml/min的速度加入到还原溶液中，再继续搅拌60-120min后，固液分离，洗涤，干燥，获得银粉；

8、其中，所述还原溶液中还原剂的摩尔量为所加入的硝酸银溶液中硝酸银的摩尔量的0.55-0.65倍；所述还原溶液中分散剂的质量为所加入的硝酸银溶液中硝酸银的质量的5-15％，所述还原溶液中表面活性剂的质量为所加入的硝酸银溶液中硝酸银的质量的0.3-0.5％。

9、可选地，所述硝酸银溶液的配置方法为：称取硝酸银固体加入纯水中，配置成浓度为1.5～2.5mol/l的硝酸银溶液，并升高温度至40～60℃。

10、可选地，所述还原溶液的配置方法为：将抗坏血酸和鼠李糖加入纯水中，搅拌待抗坏血酸和鼠李糖溶解后，配置成还原剂浓度为0.5～1.5mol/l的还原溶液；随后加入分散剂与表面活性剂，继续搅拌至溶液澄清后，开始升高温度至40～60℃，调节还原溶液ph为2.5～4.0直至ph值稳定5min以上。可选地，采用35-45g/l的氢氧化钠溶液调节ph值。

11、进一步地，所述还原剂由抗坏血酸和鼠李糖按30-45:1的质量比组成。

12、进一步地，所述分散剂由pvp、阿拉伯树胶、吐温80按1:0.6～0.9：0.15～0.25的质量比组成，所述表面活性剂由十二烷基硫酸钠、六偏磷酸钠按1:0.3～0.5的质量比组成。

13、进一步地，s2中，搅拌期间，以分压为0.05～0.2mpa、流量为200～400ml/min的速度向还原溶液中鼓入氮气。申请人深入研究发现，以特定的分压和流量鼓入氮气，鼓入的氮气和机械搅拌协同配合，形成多维度立体扰动，实现细晶粒银粉在反应器中的上浮，促进该种银粉的生长，可进一步提升银粉粒径的均一性和球形度，使得银粉的粒径分布更窄。

14、进一步地，s2中，所述部分硝酸银溶液为所加入的硝酸银溶液总体积的0.5-2％。申请人反复研究发现，先添加部分硝酸银溶液，并控制添加量，形成适量形状规整的银晶核，再添加剩余的硝酸银溶液，使得银晶核生长，有利于获得粒径均一度更好、球形度更高的银粉。

15、进一步地，s2中，以500～700rpm的速率对还原溶液进行搅拌，将部分硝酸银溶液以300～400ml/min的速度加入到还原溶液中，继续搅拌40～50min后；将余下的硝酸银溶液以80～180ml/min的速度加入到还原溶液中，再继续搅拌80-100min后，固液分离，洗涤，干燥，获得银粉。

16、进一步地，s2中，洗涤时，先用纯水洗涤2-4次，再继续用乙醇洗涤，直至洗液电导率降低至10-20μs/cm。

17、进一步地，s2之后，还包括：对所述银粉进行气流粉碎后，与无水乙醇、表面改性剂依次按1g：1～3ml：0.001～0.003g的比例混合，以300-600rpm的速率搅拌1-2h后，干燥，获得改性银粉；

18、其中，所述表面改性剂为硬脂酸、异硬脂酸中的至少一种。

19、进一步地，将s2所得银粉以10～30g/min的速度加入气流粉碎机中，进行气流粉碎；其中，控制气流粉碎压力为0.6～0.8mpa。

20、进一步地，于50-70℃干燥6-8h。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

22、本发明的制备方法获得的银粉的振实密度高、球形度高，其平均粒径在1.50μm左右，振实密度高于5.40g/cm3；借助于分散剂和表面活性剂协同作用于银粉晶核表面，有效降低了分散剂用量，也有助于节约成本，减轻废水处理负担；采用氮气搅拌和机械搅拌结合的方式，能够强化反应过程，有利于细晶粒银粉的上浮，使反应过程中还原剂与硝酸银接触反应产生的银优先在细晶粒银粉上长大，所制备的银粉粒径均一性更好，粒径分布更窄，球形度高；通过气流粉碎、表面改性，有利于进一步提高球形银粉的振实密度。所得银粉在太阳能电池等领域具有良好的应用前景。