一种基于石墨烯修饰的无铅玻璃粉及其制备方法和电子浆料技术

本发明专利技术提出一种基于石墨烯修饰的无铅玻璃粉及其制备方法和电子浆料，通过在玻璃粉的表面通过吸附和键合作用修饰有石墨烯或者改性石墨烯制得基于石墨烯修饰的玻璃粉，其中石墨烯或改性石墨烯的层数处于1‑100层之间。本发明专利技术首创的将石墨烯应用于修饰无铅玻璃粉，其过程简单、条件温和，所制得的玻璃粉功能化程度高、分散性好，应用于电子浆料制备时，提高了电子浆料中银颗粒分散性及其导电性能、浆料挥发性、流平性和触变性等性能，进而提高了电子浆料制备的太阳能电池电极的电流汇聚和导出效果，因此本发明专利技术提出了石墨烯在太阳能电池浆料制备中的应用新思路，具有广阔的市场推广前景。

Leadless glass powder based on graphene modification, preparation method thereof and electronic paste

The invention provides a graphene modified lead-free glass powder and a preparation method thereof, and electronic paste based on the surface in the glass powder by adsorption and bonding of modified graphene or graphene modified prepared graphene modified glass powder based on the modified graphene or graphene layers in 1 between 100 layers. The invention of the first graphene used in modified lead-free glass powder, which has the advantages of simple process, mild conditions, the glass powder has high degree of functionalization, good dispersion, used in electronic slurry preparation, improve electronic slurry particle dispersion and the conductivity of silver slurry, volatile, leveling and thixotropy other properties, thus improving the current convergence and export effect of solar cell electrode electronic slurry preparation, thus put forward the new idea of graphene applications in solar cell size in the preparation of the invention, the market has broad prospects for promotion.

【技术实现步骤摘要】
一种基于石墨烯修饰的无铅玻璃粉及其制备方法和电子浆料
本专利技术涉及粉体材料
，具体涉及一种石墨烯修饰的玻璃粉及其制备方法，尤其是一种石墨烯修饰的高分散无铅玻璃粉及其制备方法、以及基于上述无铅玻璃粉的电子浆料及其制备方法，可广泛应用于晶硅太阳能电池导电浆料。
技术介绍
随着新能源技术的发展，太阳能电池的应用与研究逐渐成为新能源电池中的热点。太阳能电池的电极制备中需要使用电子浆料，而电子浆料的组成结构直接影响所制备电池电极的电流汇聚和导出效果，进而影响其电学性能。石墨烯材料在导电、机械、电学和光学等方面具有优良的材料特性，以及在某些溶剂基体中具有良好的分散性，尤其是其二维网状结构非常容易填充于玻璃粉之间的空隙，并能与硅基片形成好的粘结力，因此将石墨烯应用于修饰玻璃粉以提高玻璃粉的分散性，属于石墨烯在高分散玻璃粉制备以及高性能电子浆料制备中全新的应用思路，现有技术中并没有这种基于石墨烯修饰的高分散玻璃粉的制备技术。同时太阳能是一种备受关注的清洁能源，但是现有的硅基太阳能电池所用的导电浆料都是基于有铅浆料，铅的毒性也非常不利于环保，因此专利技术一种提高现有玻璃粉尤其是无铅玻璃粉分散性能的技术对应促进太阳能清洁能源的利用具有深远的意义。
技术实现思路
本专利技术首创的将石墨烯应用于修饰无铅玻璃粉，提出一种石墨烯修饰的高分散无铅玻璃粉及其制备方法、以及基于所述石墨烯修饰的高分散无铅玻璃粉制备的电子浆料，可广泛应用于晶硅太阳能电池的导电浆料中，既满足了发展新能源的要求，而且也不会对环境造成污染。本专利技术首创的采用缩合剂法，用带有特定的NH2-基团的物质修饰氧化石墨烯，得到改性石墨烯，然后将改性石墨烯与熔融淬火法制得的无铅玻璃粉混合搅拌、超声分散、冷却、清洗、过滤、真空干燥，得到石墨烯修饰的高分散无铅玻璃粉，所述方法过程简单、条件温和，所制得的玻璃粉功能化程度高、分散性好，应用于电子浆料制备时，提高了电子浆料中银颗粒分散性及其导电性能、浆料挥发性、流平性和触变性等性能，进而提高了电子浆料制备的太阳能电池电极的电流汇聚和导出效果，因此本专利技术提出了石墨烯在太阳能电池浆料制备中的应用新思路，具有广阔的市场推广前景。本专利技术解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种基于石墨烯修饰的玻璃粉，在玻璃粉的表面通过吸附和键合作用修饰有石墨烯或者改性石墨烯，所述石墨烯或改性石墨烯的层数处于1-100层之间。进一步的根据本专利技术所述的基于石墨烯修饰的玻璃粉，其中所述玻璃粉按质量百分比含量包括以下组分：30～55％Bi2O3，10～35％TeO2，5～15％ZnO，3～5％MgO，5-15％SiO2，2～4％P2O5，5～15％B2O3，1～12％Al2O3，以及0～5％的V2O5、CaO和SnO2中的至少一种；通过以下方式将石墨烯修饰于玻璃粉表面：将玻璃粉与氧化石墨烯混合反应制得氧化石墨烯修饰的玻璃粉，再将氧化石墨烯修饰的玻璃粉还原为石墨烯修饰的玻璃粉，其中玻璃粉与氧化石墨烯的质量比为2-100:1；通过以下方式将改性石墨烯修饰于玻璃粉表面：将玻璃粉与改性氧化石墨烯混合反应制得改性氧化石墨烯修饰的玻璃粉，再将改性氧化石墨烯修饰的玻璃粉还原为改性石墨烯修饰的玻璃粉，其中玻璃粉与改性氧化石墨烯的质量比为2-100:1。进一步的根据本专利技术所述的基于石墨烯修饰的玻璃粉，其中利用还原剂或者氢气氛围将氧化石墨烯修饰的玻璃粉还原为石墨烯修饰的玻璃粉，其中利用还原剂进行还原时：还原剂与氧化石墨烯修饰的玻璃粉的质量比为1-4:1，且还原剂选自抗坏血酸、硫代硫酸钠、肼、二甲基肼、水合肼、乙二醇、二乙二醇、N，N′-二环己基碳二亚胺中的至少一种，其中利用氢气氛围进行还原时：氢气的流量控制在10.0-30ml/min；利用还原剂或者氢气氛围将改性氧化石墨烯修饰的玻璃粉还原为改性石墨烯修饰的玻璃粉，其中利用还原剂进行还原时：还原剂与改性氧化石墨烯修饰的玻璃粉的质量比为1-4:1，且还原剂选自抗坏血酸、硫代硫酸钠、肼、二甲基肼、水合肼、乙二醇、二乙二醇、N，N′-二环己基碳二亚胺中的至少一种，其中利用氢气氛围进行还原时：氢气的流量控制在10.0-30ml/min；所述石墨烯或改性石墨烯为层数处于1-10层之间的少层石墨烯。一种基于石墨烯修饰的玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：步骤一：制备玻璃粉；步骤二：制备氧化石墨烯有机分散溶液；步骤三：将步骤一制得的玻璃粉均匀分散于步骤二制得的氧化石墨烯有机分散溶液中进行充分反应，然后经过滤、洗涤和干燥处理，制得氧化石墨烯修饰的玻璃粉；步骤四：对步骤三制得的氧化石墨烯修饰的玻璃粉进行还原处理得到石墨烯修饰的玻璃粉。进一步的根据本专利技术所述的基于石墨烯修饰的玻璃粉的制备方法，其中步骤三中，玻璃粉与氧化石墨烯有机分散溶液中所分散的氧化石墨烯的质量比为2-100:1；其中步骤四中，利用还原剂或者氢气氛围将氧化石墨烯修饰的玻璃粉还原为石墨烯修饰的玻璃粉，其中利用还原剂进行还原时：还原剂与氧化石墨烯修饰的玻璃粉的质量比为1-4:1，且还原剂选自抗坏血酸、硫代硫酸钠、肼、二甲基肼、水合肼、乙二醇、二乙二醇、N，N′-二环己基碳二亚胺中的至少一种，其中利用氢气氛围进行还原时：氢气的流量控制在10.0-30ml/min。一种基于石墨烯修饰的玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：步骤一：制备玻璃粉；步骤二：制备氧化石墨烯有机分散溶液；步骤三：对步骤二制得的氧化石墨烯有机分散溶液进行改性处理，得到改性氧化石墨烯分散液；步骤四：将步骤一制得的玻璃粉均匀分散于步骤三制得的改性氧化石墨烯分散液中进行充分反应，然后经过滤、洗涤和干燥处理，制得改性氧化石墨烯修饰的玻璃粉；步骤五：对步骤四制得的改性氧化石墨烯修饰的玻璃粉进行还原处理得到改性石墨烯修饰的玻璃粉。进一步的根据本专利技术所述的基于石墨烯修饰的玻璃粉的制备方法，其中步骤三具体包括：(1)向步骤二制得的氧化石墨烯有机分散溶液中均匀分散改性剂，得到改性氧化石墨烯反应液，所述改性剂与氧化石墨烯有机分散溶液中所分散的氧化石墨烯的质量比为2-15:1，所述改性剂选自3-(氨基丙基)三乙氧基硅烷、3-(三甲氧基甲硅烷基)-1-丙胺、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、叔丁基丙氨基三甲氧基硅烷、4-氨基-3,3-二甲基丁基三甲氧基硅烷中的至少一种；(2)将所述改性氧化石墨烯反应液进行过滤、洗涤和干燥处理，得到改性氧化石墨烯干粉，将所述改性氧化石墨烯干粉均匀分散于有机溶剂中，得到改性氧化石墨烯分散液。进一步的根据本专利技术所述的基于石墨烯修饰的玻璃粉的制备方法，其中步骤四中，玻璃粉与改性氧化石墨烯分散液中所分散的改性氧化石墨烯干粉的质量比为2-100:1；其中步骤五中，利用还原剂或者氢气氛围将改性氧化石墨烯修饰的玻璃粉还原为改性石墨烯修饰的玻璃粉，其中利用还原剂进行还原时：还原剂与改性氧化石墨烯修饰的玻璃粉的质量比为1-4:1，且还原剂选自抗坏血酸、硫代硫酸钠、肼、二甲基肼、水合肼、乙二醇、二乙二醇、N，N′-二环己基碳二亚胺中的至少一种，其中利用氢气氛围进行还原时：氢气的流量控制在10.0-30ml/min。进一步的根据本专利技术所述的基于石墨烯修饰的玻璃粉的制备方法，其中步骤一中通过以下方式制备玻璃粉：(1)按如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于石墨烯修饰的玻璃粉，其特征在于，在玻璃粉的表面通过吸附和键合作用修饰有石墨烯或者改性石墨烯，所述石墨烯或改性石墨烯的层数处于1‑100层之间。

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯修饰的玻璃粉，其特征在于，在玻璃粉的表面通过吸附和键合作用修饰有石墨烯或者改性石墨烯，所述石墨烯或改性石墨烯的层数处于1-100层之间。2.根据权利要求1所述的基于石墨烯修饰的玻璃粉，其特征在于，所述玻璃粉按质量百分比含量包括以下组分：30～55％Bi2O3，10～35％TeO2，5～15％ZnO，3～5％MgO，5-15％SiO2，2～4％P2O5，5～15％B2O3，1～12％Al2O3，以及0～5％的V2O5、CaO和SnO2中的至少一种；通过以下方式将石墨烯修饰于玻璃粉表面：将玻璃粉与氧化石墨烯混合反应制得氧化石墨烯修饰的玻璃粉，再将氧化石墨烯修饰的玻璃粉还原为石墨烯修饰的玻璃粉，其中玻璃粉与氧化石墨烯的质量比为2-100:1；通过以下方式将改性石墨烯修饰于玻璃粉表面：将玻璃粉与改性氧化石墨烯混合反应制得改性氧化石墨烯修饰的玻璃粉，再将改性氧化石墨烯修饰的玻璃粉还原为改性石墨烯修饰的玻璃粉，其中玻璃粉与改性氧化石墨烯的质量比为2-100:1。3.根据权利要求2所述的基于石墨烯修饰的玻璃粉，其特征在于，利用还原剂或者氢气氛围将氧化石墨烯修饰的玻璃粉还原为石墨烯修饰的玻璃粉，其中利用还原剂进行还原时：还原剂与氧化石墨烯修饰的玻璃粉的质量比为1-4:1，且还原剂选自抗坏血酸、硫代硫酸钠、肼、二甲基肼、水合肼、乙二醇、二乙二醇、N，N′-二环己基碳二亚胺中的至少一种，其中利用氢气氛围进行还原时：氢气的流量控制在10.0-30ml/min；利用还原剂或者氢气氛围将改性氧化石墨烯修饰的玻璃粉还原为改性石墨烯修饰的玻璃粉，其中利用还原剂进行还原时：还原剂与改性氧化石墨烯修饰的玻璃粉的质量比为1-4:1，且还原剂选自抗坏血酸、硫代硫酸钠、肼、二甲基肼、水合肼、乙二醇、二乙二醇、N，N′-二环己基碳二亚胺中的至少一种，其中利用氢气氛围进行还原时：氢气的流量控制在10.0-30ml/min；所述石墨烯或改性石墨烯为层数处于1-10层之间的少层石墨烯。4.一种基于石墨烯修饰的玻璃粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：制备玻璃粉；步骤二：制备氧化石墨烯有机分散溶液；步骤三：将步骤一制得的玻璃粉均匀分散于步骤二制得的氧化石墨烯有机分散溶液中进行充分反应，然后经过滤、洗涤和干燥处理，制得氧化石墨烯修饰的玻璃粉；步骤四：对步骤三制得的氧化石墨烯修饰的玻璃粉进行还原处理得到石墨烯修饰的玻璃粉。5.根据权利要求4所述的基于石墨烯修饰的玻璃粉的制备方法，其特征在于，其中步骤三中，玻璃粉与氧化石墨烯有机分散溶液中所分散的氧化石墨烯的质量比为2-100:1；其中步骤四中，利用还原剂或者氢气氛围将氧化石墨烯修饰的玻璃粉还原为石墨烯修饰的玻璃粉，其中利用还原剂进行还原时：还原剂与氧化石墨烯修饰的玻璃粉的质量比为1-4:1，且还原剂选自抗坏血酸、硫代硫酸钠、肼、二甲基肼、水合肼、乙二醇、二乙二醇、N，N′-二环己基碳二亚胺中的至少一种，其中利用氢气氛围进行还原时：氢气的流量控制在10.0-30ml/min。6.一种基于石墨烯修饰的玻璃粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王惠，白晋涛，马倩，马生华，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61