一种硅纳米绒面上金属催化剂去除和回收的方法技术

本发明专利技术公开了一种硅纳米绒面上金属催化剂去除和回收的方法，包括以下步骤：（1）纳米金属颗粒的氧化过程；（2）金属铵根络合物的生成；（3）金属单质诱导沉淀及氨水的再利用。本发明专利技术去除硅片纳米绒面中金属颗粒的同时实现去除金属颗粒溶液的回收利用，能够显著降低去除金属催化剂的成本；避免了对环境有害物质的排放，而且对设备的要求不高，在产业化生产过程中能够得到广泛应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉光伏发电
湿法制备纳米多孔硅技术，特别是涉及一种利用金属 诱导催化制备纳米绒面工艺中，硅片形成纳米结构后的纳米金属颗粒的去除方法及去除液 的回收利用。
技术介绍
通过适当的刻蚀或腐蚀的方法纳米尺度的各种圆锥、圆柱的森林结构或密集分布 的孔洞结构，具有良好的限光作用，能够显著降低硅片表面的反射率。具有这种结构的硅片 在太阳电池中应用能够增加电池表面光的吸收而提高电池的转化效率。目前有许多实验室 能够通过不同的方法制备出具有这种结构的硅片。其中纳米金属催化腐蚀被称为是最有可 能实现产业化的方法，其具体过程包括①硅片的前清洗，②在硅片表面沉积金属纳米颗粒， ③纳米金属催化娃片的腐蚀反应形成各种纳米绒面，④娃片上纳米金属颗粒的去除，⑤娃 片的后清洗。由于金属颗粒随着对硅表面的腐蚀会进入刚刚形成的纳米孔洞中，用一般的 水洗无法去除。制成的纳米绒面硅片如果金属没有去除干净会严重影响下游的应用。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于，提供一种硅纳米绒面上金属催化剂 去除和回收的方法，可去除硅片纳米结构中的金属颗粒，并回收利用去除液，方法简单，成 本低廉，可用于产业化生产。 本专利技术的技术方案为：，其特征 在于，包括以下步骤： (1)纳米金属颗粒的氧化过程：将带有纳米金属颗粒的硅片浸没在过氧化氢溶液 使其氧化； (2)金属铵根络合物的生成：将步骤⑴处理后的硅片置于氨水溶液中，使氨水与 金属氧化物生成可溶性的金属铵根络合物； (3)金属单质诱导沉淀及氨水的再利用：将步骤（2)处理后的硅片取出，向步骤 (2)的氨水溶液中通入联氨气体，溶液中的络合物分解为金属单质和氨水，溶液静置设定时 间后，金属单质经诱导沉淀，氨水可重复使用。 前述的，其特征在于：步骤 (1)~（2)中的反应在反应槽中进行，所述反应槽位于一个超声波水浴装置内，超声波的频 率为100~200kHz，功率300~600W，功率密度为40 %~100 %。 前述的，其特征在于：在步骤 (1)中，通过超声波水浴装置促进过氧化氢和金属颗粒发生反应生成金属氧化物，过氧化氢 溶液浓度为质量比含量〇. 5 %~5 %，溶液温度范围为0°C~50°C，反应时间范围为20秒~ 200秒，所述过氧化氢溶液采用鼓泡或搅拌方式使之混合均匀。 前述的，其特征在于：在步骤 (2) 中，通过超声波水浴装置促进氨水与金属氧化物生成可溶性的金属铵根络合物，氨水浓 度为质量比含量5%~15%，溶液温度范围为0°C~50°C，反应时间范围为30秒~300秒， 所述氨水采用鼓泡或搅拌方式使之混合均匀。 前述的，其特征在于：在步骤 (3) 中，联氨气体为0. 2 %~2 %的氨水体积，静置时间范围为60秒~200秒，反应过程在常 温常压下进行。 前述的一种娃纳米绒面上金属催化剂去除和回收的方法，其特征在于：所述金属 纳米颗粒是粒径范围在l〇nm~200nm的单质金属。 本专利技术所达到的有益效果：本专利技术去除硅片纳米绒面中金属颗粒的同时实现去除 金属颗粒溶液的回收利用，能够显著降低去除金属催化剂的成本；避免了对环境有害物质 的排放，而且对设备的要求不高，在产业化生产过程中能够得到广泛应用。【具体实施方式】 下面对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方 案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。 实施例一： 本专利技术的，涉及一种利用Ag诱 导催化制备黑纳米绒面工艺中，硅片形成纳米结构后的纳米金属颗粒的去除方法及去除液 的回收利用，包括下列步骤： (1)使用耐酸碱腐蚀的容器，分别配置过氧化氢溶液和氨水溶液。规定过氧化氢溶 液浓度为质量比含量2. 5%，规定氨水浓度为质量比含量5%。 (2)将配置好的溶液通过鼓泡或搅拌混合均匀，并控制溶液温度在5°C。 (3)将未去纳米金属催化剂的硅片浸入如步骤⑴中所述的过氧化氢溶液中。 (4)步骤（3)发生在置于超声波水浴装置内的反应槽中，超声波的频率为150kHz， 功率500W，功率密度为85%。通过超声波水浴装置促进过氧化氢和金属颗粒发生反应生成 金属氧化物，规定反应时间为120s。其反应式为2Ag+H202= = =Ag20+H20。 (5)到规定时间后将硅片从过氧化氢溶液中取出，再浸入（1)中所述的氨水溶液 中。 (6)步骤（5)发生在置于超声波水浴装置内的反应槽中，超声波的频率为 150kHz，功率500W，功率密度为85 %。通过超声促进金属氧化物与氨水发生络合反应， 反应生成络合物溶解在氨水中，规定反应时间为300s。其反应式为：Ag20+4NH40H=== 2Ag(NH3) 2〇H+3H20； (7)到规定时间后将硅片从氨水中取出，向氨水中通入常温常压下0. 2%氨水体 积的联氨气体，溶液中络合物分解生成金属单质沉淀和氨水。其反应式为：4Ag(NH3) 20H+N2H4 -->4Ag+8NH3+4H20+N2； (8)溶液静置一段时间，金属单质沉淀后即可重复使用，规定静置时间120s。 实施例二： 步骤如实施例一，其中步骤（1)过氧化氢溶液浓度为质量比含量5%，规定氨水 浓度为质量比含量10%;步骤（2)溶液温度控制在25°C，步骤（4)规定时间为200s，步骤 (6)规定的时间为300s，步骤（7)通入1 %氨水体积的联氨气体，步骤⑶规定静置时间为 200s〇 实施例三： 步骤如实施例一，其中步骤（1)过氧化氢溶液浓度为5% (质量比含量），规定氨 水浓度为15% (质量比含量）；步骤⑵溶液温度控制在45°C，步骤（4)规定时间为120s， 步骤（6)规定的时间为200s，步骤（7)通入2%氨水体积的联氨气体，步骤（8)规定静置时 间为120s。 分别对上述实例清洗前后的银催化黑硅片进行EDS测试，金属银去除率如下表： 通过检测k入联氨气丨本前后氨水中省离子浓度，计算金属银&回收率，结果如下 表： 以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人 员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形 也应视为本专利技术的保护范围。【主权项】1. ，其特征在于，包括以下步骤： (1) 纳米金属颗粒的氧化过程：将带有纳米金属颗粒的硅片浸没在过氧化氢溶液使其 氧化； (2) 金属铵根络合物的生成：将步骤（1)处理后的硅片置于氨水溶液中，使氨水与金属 氧化物生成可溶性的金属铵根络合物； (3) 金属单质诱导沉淀及氨水的再利用：将步骤（2)处理后的硅片取出，向步骤（2)的 氨水溶液中通入联氨气体，溶液中的络合物分解为金属单质和氨水，溶液静置设定时间后， 金属单质经诱导沉淀，氨水可重复使用。2. 根据权利要求1所述的，其特征在 于：步骤（1)~（2)中的反应在反应槽中进行，所述反应槽位于一个超声波水浴装置内，超 声波的频率为100~200kHz，功率300~600W，功率密度为40%~100%。3. 根据权利要求2所述的，其特征在 于：在步骤（1)中，通过超声波水浴装置促进过氧化氢和金属颗粒发生反应生成金属氧化 物，过氧化氢溶液浓度为质量比含量0. 5%~5%，溶液温度范围为0 °C~50 °C，反应时间范围 为20秒~20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅纳米绒面上金属催化剂去除和回收的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）纳米金属颗粒的氧化过程：将带有纳米金属颗粒的硅片浸没在过氧化氢溶液使其氧化；（2）金属铵根络合物的生成：将步骤（1）处理后的硅片置于氨水溶液中，使氨水与金属氧化物生成可溶性的金属铵根络合物；（3）金属单质诱导沉淀及氨水的再利用：将步骤（2）处理后的硅片取出，向步骤（2）的氨水溶液中通入联氨气体，溶液中的络合物分解为金属单质和氨水，溶液静置设定时间后，金属单质经诱导沉淀，氨水可重复使用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗旌旺，蒲天，吴兢，芮春保，
申请(专利权)人：江苏辉伦太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32