[发明专利]一种制备超细银粉的方法

说明书

本发明公开一种制备超细银粉的方法，先用硝酸银制备得到氯化银胶体或者悬浮液，调节pH值后加入抗坏血酸和分散剂，在超声波和机械分散联合作用下滴加氢氧化钠或氢氧化钾溶液，最后经固液分离、洗涤、干燥、过筛即得高纯超细银粉；本发明所得银粉为球形或类球形，平均粒径为0.5‑3μm，粒径分布窄，纯度高；工艺基于化学还原法原理，生产成本低、操作简单、反应可控，得到纯度高、粒径分布窄、分散性好的可作为电子浆料用银粉，可应用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种制备超细银粉的方法，属于新材料超细粉体制备技术领域。

背景技术

工业化的进展提高了我们的生活水平同时也严重污染了我们赖以生存的自然环境，资源的过度采掘使地球上面临着不可再生能源的枯竭，人口的增长更增加了对能源的消耗。新能源的开发和利用越来越受到人们的重视，高效的利用太阳能成为近几十年来的研究热点。光伏发电是一种清洁的利用太阳能方式近年来发展迅猛，目前已经大规模进入实用阶段，并已形成一个巨大的产业链。

目前市场上太阳能电池银浆基本上被美国杜邦（DUPONT）、FERRO、日本三井、同和（DOWA）和德国贺氏利（HERAEUS）这几家公司垄断，国产正银市场份额不足10%。据2016-2020年中国太阳能光伏发电行业调研及发展前景预测报告显示，截至2016年11月，全国累计并网光伏电站容量已超过74GW，预计到2018年底前全国光伏累计并网规模将达到110GW。国家电力“十三五”规划提及：“2020年，太阳能发电装机达到1.1亿千瓦(1100GW)以上。通过以上数据可以得出国内太阳能电池用正面银浆的需求巨大，目前大部分国产银浆在性能上无法满足要求，主要的原因在于国产银粉的质量无法保证。因此如何生产出具有良好稳定性的电子浆料用银粉成为国内电子化工企业需解决的首要问题。

作为电子浆料用银粉要求高的振实密度，一般需要大于4.0 g/cm³，良好的分散性，平均粒度分布在1～3 μm且粒度均匀分布窄。传统超细银粉的工业制备方法有很多种，常用方法有：机械球磨、雾化法、激光烧蚀法。机械球磨生产周期长、环境污染大、本身会引入杂质且球磨粒度有局限达不到超细粉末要求，雾化法等生产空间大能耗高不易控制且银粉易团聚。目前世界上运用最多的化学还原法，就是利用还原剂把银离子或银的化合物、盐等从水系环境中还原成银单质。由于银的标准电极电势较高0.799V， Ag⁺+e=Ag，ε(Ag⁺/Ag)=0.7991+0.0591lgaAg⁺=0.7813 V具有氧化性，而众多有机或无机还原剂的标准电极电位都低于0.799V，故可以利用电位比银电位低的物质作为还原剂把银离子从化合物或溶液中还原出来。在还原过程中阻止小颗粒银核的进一步团聚，最后固液分离便得到银粉或是超细银粉。

国外银粉制备工艺与理论研究较早，上世纪四五十年代就已经开始研究，其成果已经成功用于化工、材料、新能源、医药等各个方面。中国相对外国研究较晚，目前主要集中于高校和各科研院所。中国有关银粉专利从2000年开始出现，前期申请量较少，起步较晚。从2005年有较大幅度的提升并逐年增多，在2014年的申请量达到高峰，大学和各公司申请占绝大部分。国外银粉发展起步早，美国杜邦公司最先在1956年开始研究，21世纪专利申请量大幅增加并日趋成熟。日本后来居上，在八九十年代申请了大量的专利，并一举成为电子产业领导者。日本的同和、住友、田中贵金属所、三菱等都在致力于各种银粉的制备方法和工艺研究。中国进入21世纪，对于太阳能电池的研究投入加大，在专利数量上表现为爆发式的增长，数量上远超国外。

国内超细银粉主要采用化学还原法，可以制得比表面积为0.3-1.4m²/g、平均粒径在微米和亚微米的银粉，但分散不均匀，振实密度在2.0-5.4g/cm³,，调制的银浆导电率低且烧结收缩比较大，国内银粉尤其在批量生产时性能不稳定。目前国产正银发展面临的主要问题：（1）正银技术门槛高，专注于正银开发力度不足；（2）客户注重持续研发能力，企业缺乏人才储备和资金投入；（3）原材料的选择受到限制，导致供应商不稳定；（4）客户不信任，缺少足够的数据来证实。