一种基于有机电解体系的有机包覆银颗粒的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种基于有机电解体系的有机包覆银颗粒的合成方法，包括以下步骤：将离子液体、粒度调控剂按一定比例溶解于有机溶剂中配制成有机电解液；所述粒度调控剂由聚乙烯吡咯烷酮和酰胺类有机物构成；所述离子液体为咪唑类硝酸盐离子液体或吡啶类硝酸盐离子液体；将阳极银和阴极银没入盛有有机电解液的电解槽中构建电流回路，再持续通入直流电流或脉冲电流；反应一段时间后，停止电流通入以终止反应，静置收集电解液底层沉积物即为有机包覆银颗粒。该方法在施加确定电流大小的情况下，通过调节粒度调控剂中聚乙烯吡咯烷酮与酰胺类有机物之间的组分配比来实现有机包覆银颗粒粒度从纳米级至亚微米级的原位调控。粒粒度从纳米级至亚微米级的原位调控。粒粒度从纳米级至亚微米级的原位调控。

【技术实现步骤摘要】
一种基于有机电解体系的有机包覆银颗粒的合成方法


[0001]本专利技术属于有机包覆银颗粒制备
，具体涉及一种基于有机电解体系的有机包覆银颗粒的合成方法。

技术介绍

[0002]光伏银浆是制备晶硅太阳能电池的核心辅料之一，占据了光伏组件总成本的10％，光伏银浆的调制对其关键基料银粉有着严格的稳定性和理化特性要求。就当前而言，以光伏电池正面银浆为代表的高品质光伏银浆的核心上游原料高品质细银粉仍多依赖进口，尤以日本产银粉占据了大部分高品质细银粉市场。近年来，尽管国内众多企业在高品质细银粉制造领域投入了大量的人力、物力和财力进行持续研发，但短期内仍难以突破30％的国产化率门槛。以亚微米银颗粒为代表的高品质细银粉的规模化制备依然是国内众多银粉制造企业亟须突破的关键核心技术“瓶颈”。随着全球产业链供应链的韧性和稳定性面临诸多风险挑战，国产银粉对进口银粉的逐步替代是我国光伏银浆产业的高质量发展的必然要求。
[0003]就银粉制备技术路线而言，我国光伏银粉企业多采用与日本DOWA公司相似的液相还原法；然而在具体技术工艺方面，国内企业与国外先进工艺之间存在有短时难以突破的技术壁垒。公开号为CN115637463A的专利公开了一种纳米银有机分散液溶胶及亚微米银颗粒有机乳浆的有机电解制备方法，该方法之所以能够实现银纳米颗粒的高度分散并形成稳定溶胶，其关键技术之一在于作为表面活性剂的聚乙烯吡咯烷酮在纳米银粒子的生成过程中能够对进行原位负载并基于空间位阻效应抑制了银纳米粒子的团聚，该专利技术技术方案所涉及的纳米银有机溶胶在达到其溶剂耐受饱和度后会在稳定剂的作用下组装或软团聚为亚微米银颗粒并沉降形成亚微米银有机乳浆。对于规模化制备纳米级或亚微米级有机包覆银颗粒而言，上述方法中存在两个问题，一是乳浆中的有机包覆银颗粒是处于分散状态的，在对其浓缩以获得含银颗粒膏泥或银颗粒干粉的过程需要较高的能耗；二是溶胶中的纳米银粒子是高度稳定分散的，尽管其在达到溶剂耐受饱和度后会自组装为亚微米银颗粒并沉降，但这为膏泥中亚微米银颗粒固含量乃至整个反应过程的定量计算带来了不便；三是软团聚为亚微米级的银颗粒实质上仍是以纳米银为基本粒子单元的，其理应在使用要求更高的场景(如5G天线)发挥效用，用在常规应用场景(如光伏电池正面银浆)中稍显浪费。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供了一种基于有机电解体系的有机包覆银颗粒的合成方法，该方法可降低能耗，在施加确定电流大小的情况下，通过调节粒度调控剂中聚乙烯吡咯烷酮与酰胺类有机物之间的组分配比来实现有机包覆银颗粒粒度从纳米级至亚微米级的原位调控。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术公开了一种基于有机电解体系的有机包覆银颗粒的合成方法，包括以下步骤：
[0006](1)将离子液体、粒度调控剂按一定比例溶解于有机溶剂中配制成有机电解液；所述粒度调控剂由聚乙烯吡咯烷酮和酰胺类有机物构成；所述离子液体为咪唑类硝酸盐离子液体或吡啶类硝酸盐离子液体；
[0007](2)将阳极银和阴极银没入盛有有机电解液的电解槽中构建电流回路，再持续通入直流电流或周期性脉冲电流；
[0008](3)反应一段时间后，停止电流通入以终止反应，静置收集电解液底层沉积物即为有机包覆银颗粒，所述有机包覆银颗粒的粒度由聚乙烯吡咯烷酮与酰胺类有机物之间的质量比来调控。
[0009]优选的，步骤(1)中，所述有机包覆银颗粒的粒度由聚乙烯吡咯烷酮与酰胺类有机物之间的质量比来调控，当聚乙烯吡咯烷酮与酰胺类有机物之间的质量比为1：(0.25～4)时，有机包覆银颗粒的粒度介于75nm～440nm。
[0010]优选的，步骤(1)中，所述离子液体和粒度调控剂在有机溶剂中的溶解量分别为4～16mg/mL和20～30mg/mL。
[0011]优选的，步骤(1)中，所述离子液体为1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑硝酸盐、1
‑
丙基
‑3‑
甲基咪唑硝酸盐、1
‑
甲基
‑3‑
丁基咪唑硝酸盐、1
‑
辛基
‑3‑
甲基咪唑硝酸盐、N
‑
丁基吡啶硝酸盐中的一种或多种，所述离子液体的纯度至少为98％。
[0012]优选的，步骤(1)中，所述酰胺类有机物为脲、硫脲、缩二脲、丙烯脲中的一种或多种混合溶剂。
[0013]优选的，步骤(1)中，所述有机溶剂为乙醇、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、1
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮中的一种或多种混合溶剂。
[0014]优选的，步骤(2)中，银电极的纯度为99.0％～99.999％。
[0015]优选的，步骤(3)中，所得有机包覆银颗粒的表面负载物主要为聚乙烯吡咯烷酮。
[0016]在本专利技术中，将通过X射线粉末衍射能谱技术(XRD)对所得产物进行晶体构确定，通过动态光散射技术(DLS)对颗粒的粒度进行测量，通过扫描电子显微镜(SEM)对所得产物进行微观形貌观测。
[0017]本专利技术电解液中聚乙烯吡咯烷酮浓度的降低，一方面使得生成的纳米银颗粒表面所载表面活性剂的量减少，进而减弱空间位阻效应以生成粒度更大的银颗粒从而促进颗粒的快速沉降；另一方面，生成银颗粒表面所载聚乙烯吡咯烷酮的量减少使得有机包覆银颗粒的分散稳定性降低；以上两方面的叠加影响，会加速电解液中固液分离效率，从而简化操作工序并降低能耗。在降低电解液中聚乙烯吡咯烷酮浓度的同时，还要兼顾包括生成物物相结构和反应进度在内的整个过程体系的稳定性。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0019](1)本专利技术所提供的有机电解液能够通过一步电解法将阳极银直接转化为有机包覆银颗粒，并在银颗粒生成之后自发快速沉降，这使得该方法在银颗粒的规模化生产上能够进行闭环式连续化工艺设计，开发出无人值守型自动化生产模式；
[0020](2)本专利技术通过电解反应促使阳极银转化为银离子并迁移至阴极还原为有机包覆银颗粒，在施加确定电流大小的情况下，通过调节粒度调控剂中聚乙烯吡咯烷酮与酰胺类有机物之间的组分配比来实现有机包覆银颗粒粒度从纳米级至亚微米级的原位调控；
[0021](3)本专利技术所合成的有机包覆银颗粒表面所负载的离子液体、聚乙烯吡咯烷酮和
酰胺类等有机成分能够在高温条件下分解消失，因此所得亚微米银颗粒无需清洗有望直接干燥后用于导电银浆的调制，降低了物料的消耗，简化了操作的工序，降低了生产成本。
附图说明
[0022]图1为实施例1所得滤泥的实物图；
[0023]图2为实施例1所得湿滤泥中颗粒的SEM微观形貌图像；
[0024]图3为实施例1所得湿滤泥中颗粒的DLS粒度分布曲线；
[0025]图4为实施例1所得干粉的XRD图谱；
[0026]图5为实施例5所得滤渣的实物图；
[0027]图6为实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有机电解体系的有机包覆银颗粒的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将离子液体、粒度调控剂按一定比例溶解于有机溶剂中配制成有机电解液；所述粒度调控剂由聚乙烯吡咯烷酮和酰胺类有机物构成；所述离子液体为咪唑类硝酸盐离子液体或吡啶类硝酸盐离子液体；(2)将阳极银和阴极银没入盛有有机电解液的电解槽中构建电流回路，再持续通入直流电流或周期性脉冲电流；(3)反应一段时间后，停止电流通入以终止反应，静置收集电解液底层沉积物即为有机包覆银颗粒，所述有机包覆银颗粒的粒度由聚乙烯吡咯烷酮与酰胺类有机物之间的质量比来调控。2.根据权利要求1所述的一种基于有机电解体系的有机包覆银颗粒的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，当聚乙烯吡咯烷酮与酰胺类有机物之间的质量比为1：(0.25～4)时，有机包覆银颗粒的粒度介于75nm～440nm。3.根据权利要求1或2所述的一种基于有机电解体系的有机包覆银颗粒的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述离子液体和粒度调控剂在有机溶剂中的溶解量分别为4～16mg/mL和20～30mg/mL。4.根据权利要求1或2所述的一种基于有机电解体系的有机包覆银颗粒的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述离子液体为1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑硝酸盐、1
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【专利技术属性】
技术研发人员：贾海洋，朱晨，种法力，王龄昌，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：