專利名稱：納米級銦錫氧化物藍(lán)色粉體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銦錫氧化物藍(lán)色粉體的制備方法，尤其涉及一種納米級銦 錫氧化物藍(lán)色粉體的制備方法。
背景技術(shù)：
IT0材料是一種透明、高導(dǎo)電性氧化物，廣泛應(yīng)用于液晶和等離子顯示器、 太陽能電池、電變色系統(tǒng)、電致熒光器件、節(jié)能產(chǎn)品、防靜電和電磁輻射涂層 等領(lǐng)域。ITO材料一般作為薄膜使用，工業(yè)上利用大型磁控濺射設(shè)備迸行連續(xù) 生產(chǎn)，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)電性和透光度都很高，其缺點(diǎn)不僅生產(chǎn)設(shè)備投入大， 一般需要上千萬元，而且由于是物理鍍膜，膜層與玻璃的結(jié)合力低，容易脫落； 且對于非平面的異形襯底表面很難或根本無法鍍膜。近年來，隨著納米材料制 備工藝的不斷發(fā)展，IT0材料可以被制備成納米尺寸的粉體，通過對粉體表面 進(jìn)行改性處理，合成出高穩(wěn)定性的透明導(dǎo)電懸浮液，并利用旋涂、輥涂、浸涂、 刷涂等常規(guī)涂層技術(shù)獲得低成本、大面積均勻IT0涂層。在電阻率指標(biāo)低于10" Q-cm的應(yīng)用領(lǐng)域，ITO涂層完全可以替代物理鍍膜產(chǎn)品，不僅可以節(jié)約大量生 產(chǎn)成本，而且可以實(shí)現(xiàn)物理鍍膜無法進(jìn)行的在異形件表面、管件內(nèi)壁、有機(jī)薄 膜等特殊襯底表面形成透明導(dǎo)電膜層。此外ITO納米粉體還可以作為透明高導(dǎo) 電填料應(yīng)用于各種無機(jī)和有機(jī)基體材料中，從而賦予基體材料--定程度的導(dǎo)電 能力，在防止靜電、防電磁干擾等產(chǎn)品中得到應(yīng)用。
納米ITO藍(lán)色粉體的制備方法有兩種， 一種是將銦錫氫氧化物前驅(qū)體粉體 直接在還原性氣氛中400-600°C之間進(jìn)行熱處理，使氫氧化物在還原性氣氛(如 氫氣、乙醇、氨氣等)中熱分解為氧化物，并在晶粒表面產(chǎn)生大量氧缺位，導(dǎo) 致在可見光范圍藍(lán)光波長處出現(xiàn)強(qiáng)烈吸收，從而形成藍(lán)色粉體。這種方法由于在較高溫度下進(jìn)行煅燒，容易引起納米晶粒長大，并在晶粒之間形成硬團(tuán)聚； 另一種制備方法是溶劑熱法，使用的溶劑包括各種一元醇和多元醇，這種方法 不僅合成溫度大幅度降低，而且粒徑和形貌可控、結(jié)晶完整、分散性能優(yōu)異。 綜合考慮粉體性能及制備工藝的經(jīng)濟(jì)性，選擇乙醇作為溶劑不僅成本較低，而 且作為反應(yīng)副產(chǎn)物的乙醛和乙酸容易清洗，有利于獲得高純度粉體。現(xiàn)有溶劑
熱法的合成溫度一般需要在250°C以上時才能得到ITO藍(lán)色粉體(秦利平，溶 劑熱法制備ITO (銦錫復(fù)合氧化物)納米粉體及其性能研究，中南大學(xué)，碩士 學(xué)位論文，2007年5月。)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種一種納米級銦錫氧化物藍(lán)色粉體的制備方法， 該方法通過直接使用分散性能優(yōu)異的前驅(qū)體乙醇膠體，可以在更低的溫度 (220-240°C)下獲得納米ITO藍(lán)色粉體。
本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，其特征是工藝方法步驟為
(1) 將銦化合物和錫化合物溶解于蒸餾水中，使用強(qiáng)堿水溶液作為沉淀 劑，采用兩步沉淀法制備白色銦錫氫氧化物前驅(qū)體粉體，第一步反應(yīng)是在室溫 下進(jìn)行的，滴定終點(diǎn)PH值控制在3.0;第二歩反應(yīng)是在50-90。C之間進(jìn)行的， 氨水的滴定終點(diǎn)PH值控制在7.0;
(2) 將沉淀的前驅(qū)體粉體先后經(jīng)過水洗、乙醇清洗，然后分散到無水乙 醇中，并加入表面活性劑，超聲分散成懸浮液后裝入高壓釜內(nèi)進(jìn)行熱處理，得 到藍(lán)色沉淀物；
(3) 將藍(lán)色沉淀物用無水乙醇清洗，經(jīng)80。C烘干、研磨、過篩，制備出 納米ITO藍(lán)色粉體。
本發(fā)明所述的銦化合物，其特征是銦化合物為氯化銦、硝酸銦或醋酸銦，其濃度在0.05-1.0摩爾/升之間。
本發(fā)明所述的錫化合物，其特征是錫化合物為無水或含結(jié)晶水的四氯化 錫，錫離子的濃度與銦離子的濃度百分比為3-10mol%。
本發(fā)明所述的強(qiáng)堿，其特征是強(qiáng)堿為氨水、NaOH或KOH，其水溶液濃度 為0.5-5摩爾/升，滴定速度為1-20毫升/分鐘。
本發(fā)明所述的銦錫氫氧化物前驅(qū)體，其特征是銦錫氫氧化物前驅(qū)體的乙 醇懸浮液固體含量控制在1-20%之間。
本發(fā)明所述的表面活性劑，其特征是表面活性劑為陰離子表面活性劑， 如十二垸基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、三聚磷酸鈉等，濃度為銦錫氫氧化物 的0.5 -2.0 wt.%。
本發(fā)明所述的高壓釜熱處理，其特征是高壓釜內(nèi)乙醇中的熱處理溫度為 220-240°C，熱處理時間為1-12小時。
本發(fā)明的技術(shù)效果是1、通過直接使用分散性能優(yōu)異的前驅(qū)體乙醇膠體， 可以在更低的溫度(220-240°C)下獲得納米ITO藍(lán)色粉體；2、 ITO納米晶粒 形貌可控，表面活性劑可以引起不同晶面生長速率不一致，從而改變晶粒形貌； 3、晶粒晶體結(jié)構(gòu)可控，由于晶粒表面受到表面活性劑約束，影響了前驅(qū)體熱 分解、成核和結(jié)晶過程，所以通過表面吸附活性劑，可以改變晶粒的結(jié)晶類型。


圖1為本發(fā)明的ITO藍(lán)色粉體的XRD衍射譜。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一
以lnCl3、無水SnCU和3mol/L氨水為原料，反應(yīng)物濃度為0.2 mol/L，第 一步沉淀反應(yīng)溫度為20°C，滴定終點(diǎn)PH值為3.0;第二步沉淀反應(yīng)溫度為70°C，滴定終點(diǎn)PH值為7.0，制備出白色I(xiàn)TO前驅(qū)體，前驅(qū)體經(jīng)過多次蒸餾水洗滌 后，在無水乙醇中分散，充分強(qiáng)力機(jī)械攪拌2h后，形成固含量為5 wt。/。的前 驅(qū)體膠體。取600 ml前驅(qū)體膠體，放入1.2 L的高壓反應(yīng)釜中220°C熱處理6h， 收集藍(lán)色沉淀物，經(jīng)過乙醇清洗、80°C干燥，即得到納米ITO藍(lán)色粉體。粉 體TEM觀測結(jié)果表明，ITO晶粒形狀大多數(shù)為立方形，晶粒大小在10-80 nm 之間，動態(tài)激光散射檢測結(jié)果表明其平均顆粒度為91 nm。 實(shí)施例二
取實(shí)施例1中固含量為5 wt。/。的前驅(qū)體膠體600 ml，加入1 wt。/。的SDS 表面活性劑，然后在1.2 L高壓反應(yīng)釜中220 。C熱處理6小時。粉體TEM觀 測結(jié)果表明，添加SDS后晶粒形貌接近球狀，粉體晶粒大小為40-100 nm，略 大于未加SDS的粉體。圖1是ITO藍(lán)色粉體的XRD衍射譜，未加SDS的ITO 粉體(譜圖(a))含有體心立方和斜方六面體(后者的衍射峰以箭頭標(biāo)出)兩 種相，而添加SDS的ITO粉體(譜圖(b))只有體心立方相。
權(quán)利要求
1、一種納米級銦錫氧化物藍(lán)色粉體的制備方法，其特征是工藝方法步驟為(1)將銦化合物和錫化合物溶解于蒸餾水中，使用強(qiáng)堿水溶液作為沉淀劑，采用兩步沉淀法制備白色銦錫氫氧化物前驅(qū)體粉體，第一步反應(yīng)是在室溫下進(jìn)行的，滴定終點(diǎn)PH值控制在3.0；第二步反應(yīng)是在50-90℃之間進(jìn)行的，氨水的滴定終點(diǎn)PH值控制在7.0；(2)將沉淀的前驅(qū)體粉體先后經(jīng)過水洗、乙醇清洗，然后分散到無水乙醇中，并加入表面活性劑，超聲分散成懸浮液后裝入高壓釜內(nèi)進(jìn)行熱處理，得到藍(lán)色沉淀物；(3)將藍(lán)色沉淀物用無水乙醇清洗，經(jīng)80℃烘干、研磨、過篩，制備出納米ITO藍(lán)色粉體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米級銦錫氧化物藍(lán)色粉體的制備方法， 其特征是銦化合物為氯化銦、硝酸銦或醋酸銦，其濃度在0.05-L0摩爾/升之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米級銦錫氧化物藍(lán)色粉體的制備方法， 其特征是錫化合物為無水或含結(jié)晶水的四氯化錫，錫離子的濃度與銦離子的濃 度百分比為3-10mo10/。。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米級銦錫氧化物藍(lán)色粉體的制備方法， 其特征是強(qiáng)堿為氨水、NaOH或KOH，其水溶液濃度為0.5-5摩爾/升，滴定速 度為l-20毫升/分鐘。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米級銦錫氧化物藍(lán)色粉體的制備方法， 其特征是銦錫氫氧化物前驅(qū)體的乙醇懸浮液固體含量控制在1-20%之間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米級銦錫氧化物藍(lán)色粉體的制備方法， 其特征是表面活性劑為陰離子表面活性劑，如十二垸基苯磺酸鈉、十二烷基磺 酸鈉、三聚磷酸鈉等，濃度為銦錫氫氧化物的0.5-2.0 wt.%。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米級銦錫氧化物藍(lán)色粉體的制備方法， 其特征是高壓釜內(nèi)乙醇中的熱處理溫度為220-240。C，熱處理時間為1-12小時。
全文摘要
一種納米級銦錫氧化物藍(lán)色粉體的制備方法，其特征是工藝方法步驟為(1)將銦化合物和錫化合物溶解于蒸餾水中，使用強(qiáng)堿水溶液作為沉淀劑，利用兩步沉淀法制備ITO前驅(qū)體；(2)將沉淀的前驅(qū)體粉體先后經(jīng)過水洗、乙醇清洗，然后分散到無水乙醇中，并加入表面活性劑，超聲分散成懸浮液后裝入高壓釜內(nèi)進(jìn)行熱處理，得到藍(lán)色沉淀物；(3)將藍(lán)色沉淀物用無水乙醇清洗，經(jīng)干燥、研磨、過篩，制備出納米ITO藍(lán)色粉體。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.通過直接使用分散性能優(yōu)異的前驅(qū)體乙醇膠體，可以在更低的溫度下獲得納米ITO藍(lán)色粉體；2.表面活性劑可以引起不同晶面生長速率不一致，從而改變晶粒形貌。
文檔編號C03C17/23GK101439870SQ200810136410
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者盧金山 申請人:南昌航空大學(xué)