復合導電陶瓷粉體的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種ATO/Si3N4復合導電陶瓷粉體的制備方法，其將Si3N4粉體預先分散在弱酸溶液中，形成漿料，并加熱到一定溫度；然后，將采用化學共沉淀法生成的ATO(錫銻氧化物)前驅(qū)體粒子沉積包覆在Si3N4表面，構(gòu)成核殼結(jié)構(gòu)復合微粒，再經(jīng)離心洗滌、微波干燥、焙燒制成ATO/Si3N4復合陶瓷粉體。本發(fā)明制成的ATO/Si3N4復合陶瓷粉體導電性好，容易分散；由它制成的導靜電陶瓷膜，導靜電效果好，且持久穩(wěn)定。該產(chǎn)品安全環(huán)保，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】—種AT0/Si3N4復合導電陶瓷粉體的制備方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及一種通過化學反應制備ATO (錫銻氧化物)/Si3N4復合導電陶瓷粉體的方法，屬于新材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]【背景技術(shù)】:
目前，國內(nèi)外對導電陶瓷粉體或?qū)щ娞沾赡さ难芯糠浅；钴S。這些研究多數(shù)集中在ZrO2, β -A1203、LaCrO3> ZnO及BaPb3等氧化物及各種復合氧化物導電陶瓷方面。例如，ZnO導電陶瓷是以ZnO為主要原料，添加一些使其容易形成導電晶粒的雜質(zhì)(如Al)，采用特殊的電子陶瓷工藝研制而成。而BaPb3 (BPO)導電陶瓷膜，是以可溶性無機鹽為原料，采用溶膠-凝膠技術(shù)，在Al2O3襯底上制備了導電性能優(yōu)良的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)(BPO)導電膜。
[0003]這些制備導電陶瓷(膜)的方法，除用途各有不同外，還存在工序多，耗時長，工藝復雜或原料成本聞等情況，目如尚難以工業(yè)化生廣。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
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本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足而提供一種ATCVSi3N4復合導電陶瓷粉體的制備方法，用該制備方法制成的ATCVSi3N4復合導電陶瓷粉體，不易團聚和吸潮，導電性能好，易分散，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)成本低，易于工業(yè)化生產(chǎn)，不污染環(huán)境。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過如下措施來得到:一種AT0/Si3N4復合導電陶瓷粉體的制備方法，其特征在于其包括如下步驟:
(1)反應分散體系的配制:在反應器中，加入去離子水，在不斷攪拌下，加入Si3N4粉體，用鹽酸(1:1)溶液調(diào)節(jié)溶液的PH=I?5 ;
(2)混合物溶液的配制:取工業(yè)乙醇，加入絡合劑攪拌溶解，配制成絡合劑乙醇溶液；配制四氯化錫、三氯化銻的鹽酸溶液；將絡合劑乙醇溶液和四氯化錫、三氯化銻的鹽酸溶液混合制成錫銻混合溶液；
(3)水解反應:在上述反應分散體系中，同時滴加上述錫銻混合溶液和氨水溶液，控制整個溶液的的PH值為I飛，反應溫度為4(T60°C，反應時間為45?120分鐘，滴加完后，繼續(xù)在4(T60°C保溫攪拌2?4小時，停止攪拌，放料于塑料桶中，靜置至少12小時，形成ATO前驅(qū)體/Si3N4復合微粒漿料；
(4)離心洗滌:除去上層清液，用平板離心機離心洗滌，用去離子水洗滌至少三遍，直至無Cr離子為止；
(5)微波干燥:將離心洗滌后的ATO前驅(qū)體/Si3N4復合料置于微波干燥箱中，控制干燥溫度為11(T130°C，得ATO前驅(qū)體/Si3N4復合粉體；
(6)焙燒:將ATO前驅(qū)體/Si3N4復合粉體置于60(T900°C的焙燒爐中恒溫焙燒2_4小時，冷卻后，再經(jīng)氣流粉碎機粉碎，得ATCVSi3N4復合導電陶瓷粉體。
[0006]為了進一步實現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述的第(I)步中加入反應器容積的1/2體積的去離子水，Si3N4粉體與去離子水的質(zhì)量比為12.5%。
[0007]為了進一步實現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述的第(2 )步中的四氯化錫為無水SnCl4 (發(fā)煙液體)，無水SnCl4與三氯化銻(SbCl3)的摩爾比為7?10:1。
[0008]為了進一步實現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述的第(2)步中的絡合劑乙醇溶液中絡合劑與三氯化銻(SbCl3)的摩爾比為0.6?1.0:1。
[0009]為了進一步實現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述的絡合劑為檸檬酸、酒石酸、蘋果酸中的至少一種。
[0010]本發(fā)明的核心技術(shù)是，在適宜分散劑的存在下，控制反應分散體系(Si3N4酸性懸浮水溶液)一定的溫度和PH值，以乙醇、鹽酸為溶劑的四氯化錫、三氯化銻混合溶液，在絡合劑的調(diào)控下進行水解反應，生成共沉淀包覆于Si3N4微粒表面，形成ATO前驅(qū)體/Si3N4復合微粒，經(jīng)洗滌、微波干燥、焙燒、氣流粉碎得ATCVSi3N4復合導電陶瓷粉體。
[0011]本發(fā)明同已有技術(shù)相比可產(chǎn)生如下積極效果:本發(fā)明的制備方法工序少，耗時短，工藝簡單；用該制備方法制成的ATCVSi3N4復合導電陶瓷粉體，不易團聚和吸潮，導電性能好，易分散，質(zhì)量穩(wěn)定；生產(chǎn)成本低，易于工業(yè)化生產(chǎn)，不污染環(huán)境。它是集金屬電學性能和陶瓷特性于一身，在具有類金屬導電性能的同時，又具有陶瓷的結(jié)構(gòu)特征，其物理化學性質(zhì)是一般金屬材料無法比擬的，同時具有優(yōu)異的化學穩(wěn)定性。在導靜電陶瓷膜、固體燃料電池電極等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。
[0012]【具體實施方式】:下面對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細說明:
實施例1:一種ATCVSi3N4復合導電陶瓷粉體的制備方法，其包括如下步驟:
(1)反應分散體系的配制:在反應器中加入2000mL去離子水，在不斷攪拌下，加入250g的Si3N4粉體，用鹽酸(1:1)溶液調(diào)節(jié)溶液的PH=I ；
(2)混合物溶液的配制:取工業(yè)乙醇600mL，加入檸檬酸2.5g攪拌溶解，配制成絡合劑乙醇溶液；取200ml鹽酸(1:1)溶液，加入34.0g三氯化銻攪拌溶解，在不斷攪拌下再加入310g無水四氯化錫攪拌均勻，配制成四氯化錫、三氯化銻的鹽酸溶液；將絡合劑乙醇溶液和四氯化錫、三氯化銻的鹽酸溶液充分混合制成錫銻混合溶液；
(3)水解反應:在上述反應分散體系(I)中，同時滴加上述(2)錫銻混合溶液和氨水(1:1)溶液，控制整個溶液的PH值為I，反應溫度為40°C，反應時間為45分鐘。滴加完后，繼續(xù)在40°C保溫攪拌4小時。停止攪拌，放料于塑料桶中，靜置至少12小時，形成ATO前驅(qū)體/Si3N4復合微粒漿料；
(4)離心洗滌:除去上層清液，用平板離心機離心洗滌，用去離子水洗滌三遍以上，直至無Cr離子為止；
(5)微波干燥:將離心洗滌后的ATO前驅(qū)體/Si3N4復合料置于微波干燥箱中，控制干燥溫度為110°C，得ATO前驅(qū)體/Si3N4復合粉體；
(6)焙燒:將ATO前驅(qū)體/Si3N4復合粉體置于600°C的焙燒爐中恒溫焙燒4小時。冷卻后，再經(jīng)氣流粉碎機粉碎，得ATCVSi3N4復合導電陶瓷粉體，經(jīng)檢測粉末電阻為43Ω。
[0013]實施例2:—種AT0/Si3N4復合導電陶瓷粉體的制備方法，其包括如下步驟:
(O反應分散體系的配制:在反應器中加入2000mL去離子水，在不斷攪拌下，加入250gSi3N4粉體，用鹽酸(1:1)溶液調(diào)節(jié)溶液的PH=3 ；
(2)混合物溶液的配制:取工業(yè)乙醇600mL，加入酒石酸4.0g攪拌溶解，配制成絡合劑乙醇溶液；取200ml鹽酸(1:1)溶液，加入25.0g三氯化銻攪拌溶解，在不斷攪拌下再加入250g無水四氯化錫攪拌均勻，配制成四氯化錫、三氯化銻的鹽酸溶液；將上述兩種溶液充分混合制得錫銻混合溶液； (3)水解反應:在上述反應分散體系(I)中，同時滴加上述(2)錫銻混合溶液和氨水(1:1)溶液，控制整個溶液的PH值為3，反應溫度為50°C，反應時間為90分鐘。滴加完后，繼續(xù)在50°C保溫攪拌3小時。停止攪拌，放料于塑料桶中，靜置至少12小時，形成ATO前驅(qū)體/Si3N4復合微粒漿料；
(4)離心洗滌:除去上層清液，用平板離心機離心洗滌，用去離子水洗滌三遍以上，直至無Cr離子為止；
(5)微波干燥:將離心洗滌后的ATO前驅(qū)體/Si3N4復合料置于微波干燥箱中，控制干燥溫度為120°C，得ATO前驅(qū)體/Si3N4復合粉體；
(6)焙燒:將ATO前驅(qū)體/Si3N4復合粉體置于700°C的焙燒爐中恒溫焙燒2小時。冷卻后，再經(jīng)氣流粉碎機粉碎，得ATCVSi3N4復合導電陶瓷粉體，經(jīng)檢測粉末電阻38Ω。
[0014]實施例3:—種AT0/Si3N4復合導電陶瓷粉體的制備方法，其包括如下步驟:
(O反應分散體系的配制:在反應器中加入2200mL去離子水，在不斷攪拌下，加入275gSi3N4粉體，用鹽酸(1:1)溶液調(diào)節(jié)溶液的PH=5 ；
(2)混合物溶液的配制:取工業(yè)乙醇600mL，加入蘋果酸2.0g攪拌溶解，配制成絡合劑乙醇溶液；取200mL鹽酸(1:1)溶液，加入23.0g三氯化銻攪拌溶解，在不斷攪拌下再加入240g無水四氯化錫攪拌均勻，配制成四氯化錫、三氯化銻的鹽酸溶液；將上述兩種溶液充分混合制得錫銻混合溶液；
(3)水解反應:在上述反應分散體系(I)中，同時滴加上述(2)錫銻混合溶液和氨水(1:1)溶液，控制整個溶液的PH值為5，反應溫度為60°C，反應時間為120分鐘。滴加完后，繼續(xù)在60°C保溫攪拌2小時。停止攪拌，放料于塑料桶中，靜置至少12小時，形成ATO前驅(qū)體/Si3N4復合微粒漿料；
(4)離心洗滌:除去上層清液，用平板離心機離心洗滌，用去離子水洗滌三遍以上，直至無Cr離子為止；
(5)微波干燥:將離心洗滌后的ATO前驅(qū)體/Si3N4復合料置于微波干燥箱中，控制干燥溫度為130°C，得ATO前驅(qū)體/Si3N4復合粉體；
(6)焙燒:將ATO前驅(qū)體/Si3N4復合粉體置于900°C的焙燒爐中恒溫焙燒2小時。冷卻后，再經(jīng)氣流粉碎機粉碎，得ATCVSi3N4復合導電陶瓷粉體，經(jīng)檢測粉末電阻為36Ω。
[0015]實施例4:一種AT0/Si3N4復合導電陶瓷粉體的制備方法，其包括如下步驟:
(O反應分散體系的配制:在反應器中加入2200mL去離子水，在不斷攪拌下，加入275gSi3N4粉體，用鹽酸(1:1)溶液調(diào)節(jié)溶液的PH=2 ；
(2)混合物溶液的配制:取工業(yè)乙醇600mL,加入朽1檬酸1.5g、酒石酸2.5g攪拌溶解，配制成絡合劑乙醇溶液；取200ml鹽酸(1:1)溶液，加入35.0g三氯化銻攪拌溶解，在不斷攪拌下再加入340g無水四氯化錫攪拌均勻，配制成四氯化錫、三氯化銻的鹽酸溶液；將絡合劑乙醇溶液和四氯化錫、三氯化銻的鹽酸溶液充分混合制成錫銻混合溶液；
(3)水解反應:在上述反應分散體系(I)中，同時滴加上述(2)錫銻混合溶液和氨水(1:1)溶液，控制整個溶液的PH值為2，反應溫度為55°C，反應時間為120分鐘。滴加完后，繼續(xù)在55°C保溫攪拌4小時。停止攪拌，放料于塑料桶中，靜置至少12小時，形成ATO前驅(qū)體/Si3N4復合微粒漿料；
(4)離心洗滌:除去上層清液，用平板離心機離心洗滌，用去離子水洗滌三遍以上，直至無Cr離子為止；
(5)微波干燥:將離心洗滌后的ATO前驅(qū)體/Si3N4復合料置于微波干燥箱中，控制干燥溫度為110°C，得ATO前驅(qū)體/Si3N4復合粉體；
(6)焙燒:將ATO前驅(qū)體/Si3N4復合粉體置于800°C的焙燒爐中恒溫焙燒2.5小時。冷卻后，再經(jīng)氣流粉碎機粉碎，得ATCVSi3N4復合導電陶瓷粉體，經(jīng)檢測粉末電阻為41 Ω。
[0016]以上的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種ATCVSi3N4復合導電陶瓷粉體的制備方法，其特征在于其包括如下步驟: (1)反應分散體系的配制:在反應器中，加入去離子水，在不斷攪拌下，加入Si3N4粉體，用鹽酸(1:1)溶液調(diào)節(jié)溶液的PH=I?5 ; (2)混合物溶液的配制:取工業(yè)乙醇，加入絡合劑攪拌溶解，配制成絡合劑乙醇溶液；配制四氯化錫、三氯化銻的鹽酸溶液；將絡合劑乙醇溶液和四氯化錫、三氯化銻的鹽酸溶液混合制成錫銻混合溶液； (3)水解反應:在上述反應分散體系中，同時滴加上述錫銻混合溶液和氨水溶液，控制整個溶液的的PH值為1?5，反應溫度為4(T60°C，反應時間為45?120分鐘，滴加完后，繼續(xù)在4(T60°C保溫攪拌2?4小時，停止攪拌，放料于塑料桶中，靜置至少12小時，形成ATO前驅(qū)體/Si3N4復合微粒漿料； (4)離心洗滌:除去上層清液，用平板離心機離心洗滌，用去離子水洗滌至少三遍，直至無Cr離子為止； (5)微波干燥:將離心洗滌后的ATO前驅(qū)體/Si3N4復合料置于微波干燥箱中，控制干燥溫度為11(T130°C，得ATO前驅(qū)體/Si3N4復合粉體； (6)焙燒:將ATO前驅(qū)體/Si3N4復合粉體置于60(T900°C的焙燒爐中恒溫焙燒2_4小時，冷卻后，再經(jīng)氣流粉碎機粉碎，得ATCVSi3N4復合導電陶瓷粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ATCVSi3N4復合導電陶瓷粉體的制備方法，其特征在于所述的第(I)步中加入反應器容積的1/2體積的去離子水，Si3N4粉體與去離子水的質(zhì)量比為 12.5%ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ATCVSi3N4復合導電陶瓷粉體的制備方法，其特征在于所述的第(2)步中的四氯化錫為無水SnCl4 (發(fā)煙液體)，無水SnCl4與三氯化銻(SbCl3)的摩爾比為7?10:lo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ATCVSi3N4復合導電陶瓷粉體的制備方法，其特征在于所述的第(2)步中的絡合劑乙醇溶液中絡合劑與三氯化銻(SbCl3)的摩爾比為0.6?1.0:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ATCVSi3N4復合導電陶瓷粉體的制備方法，其特征在于所述的絡合劑為檸檬酸、酒石酸、蘋果酸中的至少一種。
【文檔編號】C04B35/457GK104230346SQ201410476867
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】趙寶勤, 林裕豐 申請人:趙寶勤