一种利用纳米铜粉制备高包覆性银包铜粉的方法及其应用与流程

本发明属于金属粉体，尤其涉及一种利用纳米铜粉制备高包覆性银包铜粉的方法及其应用。

背景技术：

1、随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，光伏发电作为一种清洁、可持续且无污染的能源形式正逐渐成为主流，太阳能电池中的金属导电层是太阳能电池中关键的组成部分之一，其制备材料铟锡氧化物（ito）资源稀缺且价格昂贵，在柔性太阳能电池中易受损影响其稳定性，因此，开发新型低成本材料对光伏产业的发展具有重要意义。

2、纳米银因其优异的光学、电学和热学等性质，在提高光吸收和载流子分离效率方面具有显著优势，在光伏领域具有巨大应用潜力，但银价格昂贵，且银迁移问题同样制约着其产业化进程，纳米铜粉导电性能与银相近且价格便宜，但其较银易于氧化，因此，在铜粉表面用银包覆，既可改善铜的氧化性还可有效解决银的迁移问题。

3、目前，已经公开报道的银包铜粉工艺主要有熔融雾化法、机械球磨法和化学还原法等。喷雾热解法包覆过程难控制，设备投资高，机械球磨法仅限于片状银包铜粉制备，且能耗高，化学还原法是银包铜工艺最常用的方法，但该工艺方法仅适用于微米尺度以上的银包铜粉制备，在纳米尺度水平还存在诸多瓶颈，详细的说伴随着粒径减小，制造的产品包裹性会随之降低，导致后续容易产生部分氧化，在最终应用中导电性能下降，为此，本项目旨在发明一种原位置换沉积技术，并基于此项技术实现高质量纳米银包铜粉材料的规模化生产，以此来解决光伏用纳米金属材料面临的挑战。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决现有银包铜粉制备方法获取的最终产品包裹性差，容易导致产品后续使用产生部分氧化的问题而提供的一种利用纳米铜粉制备高包覆性银包铜粉的方法及其应用。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种利用纳米铜粉制备高包覆性银包铜粉的方法，包括以下步骤：

3、s01、准备反应物：提供纳米铜粉，所述纳米铜粉的粒径为20-80nm；

4、提供酸性溶液，所述酸性溶液包括稀硫酸、盐酸或者柠檬酸的任意一种或至少两种的组合；

5、提供去离子水，所述去离子水的电导率为0.1-10 μs/cm；

6、提供置换溶剂，所述置换溶剂包括丁基卡必醇或甘油的任意一种或两种的组合；

7、提供银盐溶液，所述银盐溶液包括硝酸银、银氨或银的络合物中的任意一种或至少两种的组合水溶液；

8、s02、反应步骤：将所述纳米铜粉放入酸性溶液内去除掉铜粉表面的氧化层，然后用所述去离子水清洗掉残留在铜粉表面酸性溶液；

9、将处理后的所述纳米铜粉添加至所述置换溶剂中，搅拌速度为100-200rpm，搅拌时间为6-8min，以确保纳米铜粉完全分散；

10、在搅拌过程中缓慢加入银盐溶液，搅拌速度保持在100-200rpm，搅拌反应时间为5-7min；

11、s03、后续处理步骤：将所述步骤s02反应结束后的混合溶液静置，时间为1-2h；

12、采用离心机进行固液分离，所述离心机以2000-3000rpm的速度离心10-12min，分离出沉淀物；

13、用所述去离子水洗涤沉淀物2-3次，每次洗涤时间为5-8min，以去除未反应的所述置换溶剂以及所述银盐溶液；

14、将洗涤后的沉淀物在50-60℃的烘箱中干燥2-3h，得到最终的银包铜粉。

15、进一步的，所述纳米铜粉、所述置换溶剂以及所述银盐溶液之间的质量比为1：（4-6）：（0.1-0.5）。

16、进一步的，所述酸性溶液的浓度为0.1-1mol/l。

17、进一步的，所述步骤s02中的反应搅拌过程的温度保持在10-50℃。

18、所述方法制备的高包覆性银包铜粉的应用，将制备的所述银包铜粉用于太阳能电池浆料中。

19、有益效果：本发明设计合理，结构简单稳定，实用性强，并具有以下优点：

20、1、增强抗氧化性：银层的包覆有效防止了纳米铜粉的氧化，延长了材料在空气中的稳定性和使用寿命，从而提高了产品的可靠性；

21、2、降低生产成本：利用纳米铜粉作为基材，能够降低成本，同时保持良好的导电性能，具备较高的性价比；

22、3、提高导电性：本发明可通过调节铜颗粒粒径、银的质量分数控制银镀层厚度、银包铜颗粒粒径大小，银包铜粉体保持良好的流动性、隐层包覆均匀致密，可获得导电性优异、导热、耐腐蚀性能优异的银包铜颗粒；

23、4、整体性能的优化：本发明采用原位置换沉积技术，使游离的银离子优先在纳米铜表面发生置换还原反应，形成均匀致密的银镀层；

24、5、简单的操作工艺：不需要调控ph值等参数，步骤少，能耗低，提升了工艺的灵活性和适应性。

技术特征：

1.一种利用纳米铜粉制备高包覆性银包铜粉的方法，其特征在于,包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种利用纳米铜粉制备高包覆性银包铜粉的方法，其特征在于：所述纳米铜粉、所述置换溶剂以及所述银盐溶液之间的质量比为1：（4-6）：（0.1-0.5）。

3.根据权利要求2所述的一种利用纳米铜粉制备高包覆性银包铜粉的方法，其特征在于：所述酸性溶液的浓度为0.1-1mol/l。

4.根据权利要求3所述的一种利用纳米铜粉制备高包覆性银包铜粉的方法，其特征在于：所述步骤s02中的反应搅拌过程的温度保持在10-50℃。

5.根据权利要求1-4任一所述方法制备的高包覆性银包铜粉的应用，其特征在于：将制备的所述银包铜粉用于太阳能电池浆料中。

技术总结
本发明公开了一种利用纳米铜粉制备高包覆性银包铜粉的方法及其应用，首先，准备反应物，包括纳米铜粉、酸性溶液、导去离子水、置换溶剂、银盐溶液，其次，将纳米铜粉放入酸性溶液中去除表面氧化层，随后用去离子水清洗，处理后的纳米铜粉加入置换溶剂中，确保其完全分散，然后，缓慢加入银盐溶液，最后，静置反应混合溶液后，采用离心机进行固液分离，得到沉淀物，洗涤沉淀物去除未反应的溶剂和银盐溶液，并在烘箱中干燥，最终获得高包覆性银包铜粉；本发明制备出的银包铜粉具有良好的包覆性、抗氧化性、高导电性，可用于太阳能电池浆料中，具备良好的应用前景。

技术研发人员：李豪,张孟良,邹伟,张伟,赵彦辉,张振华
受保护的技术使用者：宿迁先沃科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/2