[发明专利]水热法石墨烯包覆银粉的制备及石墨烯包覆银粉改性无铅浆料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨烯包覆银粉的制备方法及利用其制备浆料和浆料的制备方法。

背景技术

银电子浆料因其导电相金属银具有比其他金属低的电阻率，同时也是贵金属中最便宜的，因此被广泛用于电子行业的许多领域，如厚膜集成电路、陶瓷电容器、等离子平板显示器、硅太阳能电池等。银粉是导电银浆的主要成份，电极的导电特性主要是靠它来体现。石墨烯是由一层密集的、包裹在蜂巢晶体点阵上的碳原子组成，是世界上最薄的二维材料，其厚度仅为0.35nm。这种特殊结构蕴含了丰富而新奇的物理现象，使石墨烯表现出优异的电学及光学特性，此外，石墨烯既具有金属性，又兼具非金属性，与硅接触能形成肖特基势垒，促使电子单向流动，能有效促进电子-空穴的分离，提高电子的迁移速率，从而在光催化及太阳能电池中得以开发利用。

通常制备正银浆料用的银粉的粒径都是微米级，这样银粉中银颗粒间会有大量的空隙，减少了银颗粒之间的有效接触，就会形成势垒进而增大了电极的串阻。

发明内容

本发明的目的是要解决现有正银浆料用的银粉的粒径都是微米级，银粉中间有大量空隙，减少了银颗粒之间有效接触，增加了电极的串阻和现有晶硅太阳能电池所需的导电浆料中含有金属铅和价格昂贵的问题，而提供水热法石墨烯包覆银粉的制备及石墨烯包覆银粉改性无铅浆料的制备方法。

利用水热法制备石墨烯包覆银粉的方法，具体是按以下步骤完成的：

一、制备银粉：

①、将浓度为30g/L～500g/L的硝酸银溶液与浓度为1g/L～25g/L的分散剂溶液混合，得到含有分散剂的硝酸银溶液；

步骤一①中所述的浓度为10g/L～100g/L的分散剂溶液与浓度为30g/L～500g/L的硝酸银溶液的体积比为(0.3～3):1；

②、将还原剂溶解到蒸馏水中，得到还原剂溶液；

步骤一②中所述的还原剂溶液的浓度为50g/L～150g/L；

③、将还原剂溶液与含有分散剂的硝酸银溶液混合，再在搅拌速度为100r/min～200r/min和温度为20℃～30℃下反应0.5h～2h，再进行过滤分离，首先使用蒸馏水清洗离心后得到的固体物质3次～5次，再使用无水乙醇清洗固体物质3次～5次，最后在温度为70℃～90℃下干燥2h～6h，得到银粉；

步骤一③中所述的还原剂溶液与含有分散剂的硝酸银溶液的体积比为1:(1.0～3.0)；

二、制备氧化石墨烯：

①、在冰水浴的条件下将石墨粉加入到质量分数为98％的硫酸中，再在搅拌速度为100r/min～300r/min下加入高锰酸钾粉末，得到混合液Ⅰ；

步骤二①中所述的石墨粉的质量与质量分数为98％的硫酸的体积比为1g:(10mL～50mL)；

步骤二①中所述的石墨粉与高锰酸钾粉末的质量比为1:(5～10)；

②、将混合液Ⅰ加热至30℃～40℃，再在搅拌速度为100r/min～300r/min下反应20min～40min，再在搅拌速度为100r/min～300r/min下加入超纯去离子水，然后加热至95℃～100℃，再在温度为95℃～100℃下保持10min～20min，得到混合溶液Ⅱ；

步骤二②中所述的混合液Ⅰ的质量与超纯去离子水的体积比为1g:(2mL～4mL)；

③、首先向混合溶液Ⅱ中加入超纯去离子水，然后加入质量分数为30％的双氧水，混合均匀后再进行离心分离，得到固体物质；使用质量分数为5％的盐酸对固体物质进行清洗，直到清洗液中检测不到硫酸根离子，停止清洗，得到清洗后的固体物质；

步骤二③中所述的混合溶液Ⅱ与超纯去离子水的体积比为1:(2～5)；

步骤二③中所述的混合溶液Ⅱ与质量分数为30％的双氧水的体积比为1:(0.1～0.6)；

④、将清洗后的固体物质在温度为20℃～30℃下干燥8h～12h，得到氧化石墨烯；

三、水热反应：

①、将步骤二④得到的氧化石墨烯加入到溶剂中，再在超声功率为300W～1000W W下超声分散0.5h～1.5h，得到氧化石墨烯悬混液；

步骤三①中所述的氧化石墨烯的质量与溶剂的体积比为1g:(1mL～10mL)；

②、将步骤一③得到的银粉加入到氧化石墨烯悬混液中，再在搅拌速度为100r/min～300r/min和超声功率为100W～500W的条件下分散1h～5h，得到混合溶液Ⅲ；

步骤三②中所述的银粉的质量与氧化石墨烯悬混液的体积比为1g:(1mL～10mL)；