專利名稱：錫摻雜氧化銦納米粉體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種錫摻雜氧化銦納米粉體的制備方法，特別涉及一種采用共沉淀法制備錫摻雜氧化銦納米粉體的方法。
背景技術(shù)：
錫摻雜氧化銦即銦錫氧化物材料，簡(jiǎn)稱ITO.(Indium Tin Oxide)作為現(xiàn)階段最重要的透明導(dǎo)電氧化物材料在社會(huì)生活中的作用已經(jīng)是其它材料無(wú)法替代。其具有高達(dá)105Ω-1cm-1的電導(dǎo)率，并且在可見(jiàn)光區(qū)域的透過(guò)率達(dá)到80％以上，導(dǎo)電能力遠(yuǎn)高于銻摻雜氧化錫(ATO)，氟摻雜氧化錫(FTO)以及鋁摻雜氧化鋅(AZO)等透明導(dǎo)電氧化物。ITO的上述特性使其成為液晶顯示器件(LCD)中導(dǎo)電薄膜最主要的材料，并且隨著顯示器件的日益大尺寸化而更加明顯。另外ITO透明導(dǎo)電材料在光電子器件，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換以及電致變色領(lǐng)域也有非常廣泛的應(yīng)用前景。
關(guān)于ITO.納米粉體的制備方法已見(jiàn)報(bào)道有Devi等(Mater.Lett.55，205-210，2002)以銦、錫的氯化物為原料采用為乳液法合成得到了ITO納米粉體；Itoh等(J.Mater.Res.19，1077-1086，2004)在噴霧熱解的基礎(chǔ)上為提高粉體的分散性能發(fā)展了一種熔鹽輔助的噴霧熱解法制備得到了ITO納米粉體；黃伯云等(有色金屬52，88-90，2000)以銦錫的合金采用高溫?zé)嵫趸ǖ玫搅思{米ITO粉體等。以上方法雖然都可以納米ITO.粉體，但這些方法的合成路線均比較長(zhǎng)，且制備的成本也比較高，工業(yè)化生產(chǎn)的前景暗淡。
Cha等(J.Ceram.Soc.Jap.112，252-258，2004)以銦、錫的氯化物為原料采用共沉淀法合成得到了具有商業(yè)價(jià)值的納米ITO粉體。但由于所用原料中含有大量氯離子，且在有限的洗滌次數(shù)(洗滌次數(shù)的增加會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)物的流失)中除盡共沉淀產(chǎn)物中氯離子十分困難，而殘留的氯離子會(huì)對(duì)粉體產(chǎn)生很嚴(yán)重的團(tuán)聚作用，降低粉體的分散性能。此外，殘留氯離子還會(huì)對(duì)使用環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕作用，降低部件的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于，提供一種錫摻雜氧化銦納米粉體的制備方法，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。
本發(fā)明所說(shuō)的錫摻雜氧化銦納米粉體的制備方法，其由含銦化合物和含錫化合物的水溶液與沉淀劑進(jìn)行沉淀反應(yīng)，過(guò)濾，對(duì)所得沉淀進(jìn)行洗滌、干燥及熱處理后而得，其特征在于，所說(shuō)的含銦化合物為硝酸銦、醋酸銦、草酸銦、硫酸銦、銦的醇鹽(優(yōu)選銦的C1～C6醇鹽、更優(yōu)選C1～C3醇鹽)溴化銦或酒石酸銦，所說(shuō)的含錫化合物為草酸亞錫、醋酸亞錫、溴化錫、錫的醇鹽、硫酸亞錫、硫酸錫、硫化錫、碘化錫、硝酸錫或硝酸亞錫；所說(shuō)的含銦化合物和含錫化合物的水溶液中，錫離子與銦離子的摩爾比為3～15∶100，(銦離子優(yōu)選濃度為0.01～5mol/L)所說(shuō)的沉淀劑為氨水(優(yōu)選濃度為1～12mol/L的氨水)；沉淀反應(yīng)的反應(yīng)溫度30～90℃，沉淀反應(yīng)體系的pH值控制在4～11之間。
本發(fā)明提供的錫摻雜氧化銦納米粉體的制備方法具有如下特點(diǎn)(1)制備的錫摻雜氧化銦納米粉體的粒徑為8～30納米，比表面積達(dá)20～60m2g-1，粉體的分散性好、團(tuán)聚少；(2)原料比較容易得到、易于工業(yè)化生產(chǎn)；(3)由于從根本上消除了Cl-離子的去除問(wèn)題，從而大幅度降低了生產(chǎn)成本，縮短了生產(chǎn)周期；(4)得到的ITO納米粉體由于不含Cl-離子，因而在使用過(guò)程中不會(huì)對(duì)使用部件產(chǎn)生腐蝕危害。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所說(shuō)的錫摻雜氧化銦納米粉體的制備方法包括如下步驟(1)在20～90℃及攪拌條件下，將水溶性含錫化合物和水溶性含銦化合物溶解于去離子水中，使溶液中銦離子的濃度為0.01～5mol/L(錫離子與銦離子的摩爾比為3～15∶100)；(2)將由步驟(1)所得的含錫離子和銦離子的水溶液與濃度為1～12mol/L的氨水于30～90℃進(jìn)行沉淀反應(yīng)，沉淀反應(yīng)的加料方式可以是將含銦和錫離子的水溶液滴加到氨水溶液中，或?qū)⒑熀湾a離子的水溶液和氨水滴加到去離子水中，或?qū)彼渭拥胶熀湾a離子的水溶液中；(3)用去離子水和無(wú)水乙醇對(duì)由步驟(2)所得的沉淀物進(jìn)行洗滌，然后于80～120℃干燥2～5小時(shí)后粉體，再將該粉體在500～800℃狀態(tài)下保持2～6小時(shí)(熱處理)后得產(chǎn)品。
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，其目的僅在于更好理解本發(fā)明的內(nèi)容而非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍實(shí)施例1在20℃條件下，將10g硫酸銦及錫與銦的摩爾比為3∶100稱取草酸亞錫溶于去離子水中，配制成銦離子的濃度為0.1molL-1的混合溶液，在強(qiáng)烈攪拌下，以1molL-1的氨水為沉淀劑向上述混合溶液中緩慢滴加，反應(yīng)溫度控制在60℃，當(dāng)體系的pH值達(dá)到8時(shí)停止滴加，再攪拌反應(yīng)2～10小時(shí)，得到淡黃色的膠狀沉淀前驅(qū)體。將該前驅(qū)體以去離子水和無(wú)水乙醇洗滌。將得到的產(chǎn)物于90℃烘干3小時(shí)。最后將經(jīng)烘干的粉體于800℃熱處理6小時(shí)，得到的淡黃色的粉體即為ITO納米粉體。由X-射線衍射法對(duì)粉體進(jìn)行檢測(cè)，以Scherrer公式對(duì)粉體的(222)晶面進(jìn)行計(jì)算得到晶粒尺寸為30nm，BET氮?dú)馕綔y(cè)得粉體的比表面積為20m2g-1。
實(shí)施例2在90℃條件下，將25g草酸銦及錫與銦的摩爾比為8∶100稱取硝酸錫溶于去離子水中，配制成銦離子濃度為0.01molL-1的混合溶液，在強(qiáng)烈攪拌下，將12molL-1的氨水和上述混合溶液一起滴加到強(qiáng)烈攪拌的溫度為70℃的去離子水進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，體系的pH值始終控制在5左右，再攪拌反應(yīng)2～10小時(shí)，得到淡黃色的膠狀沉淀前驅(qū)體。將該前驅(qū)體以去離子水和無(wú)水乙醇洗滌。將得到的產(chǎn)物于120℃烘干2小時(shí)。最后將經(jīng)烘干的粉體于600℃熱處理4小時(shí)，得到的淡黃色的粉體即為ITO納米粉體。由X-射線衍射法對(duì)粉體進(jìn)行檢測(cè)，以Scherrer公式對(duì)粉體的(222)晶面進(jìn)行計(jì)算得到晶粒尺寸為15nm，BET氮?dú)馕綔y(cè)得粉體的比表面積為38m2g-1。
實(shí)施例3在60℃條件下，將15g硝酸銦及錫與銦的摩爾比為15∶100稱取醋酸亞錫溶于去離子水中，配制成銦離子濃度為5molL-1的混合溶液。在強(qiáng)烈攪拌下，將上述混合溶液中緩慢滴加到強(qiáng)烈攪拌的6molL-1的氨水中，直到最終體系的pH值達(dá)到11時(shí)停止滴加，再攪拌反應(yīng)2～10小時(shí)，得到淡黃色的膠狀沉淀前驅(qū)體。將該前驅(qū)體以去離子水和無(wú)水乙醇洗滌，將得到的產(chǎn)物于80℃烘干5小時(shí)。最后將經(jīng)烘干的粉體于500℃熱處理2小時(shí)，得到的淡黃色的粉體即為ITO納米粉體。由X-射線衍射法對(duì)粉體進(jìn)行檢測(cè)，以Scherrer公式對(duì)粉體的(222)晶面進(jìn)行計(jì)算得到晶粒尺寸為8nm，BET氮?dú)馕綔y(cè)得粉體的比表面積為60m2g-1。
實(shí)施例4在50℃條件下，將20g酒石酸銦及錫與銦的摩爾比為7∶100稱取硫酸亞錫，溶于去離子水中配制成銦離子濃度為1molL-1的混合溶液。在強(qiáng)烈攪拌下，以3molL-1的氨水向上述混合溶液中緩慢滴加，當(dāng)體系的pH值達(dá)到9時(shí)停止滴加，再攪拌反應(yīng)2～10小時(shí)，得到淡黃色的膠狀沉淀前驅(qū)體。將該前驅(qū)體以去離子水和無(wú)水乙醇洗滌，將得到的產(chǎn)物于100℃烘干4小時(shí)。最后將經(jīng)烘干的粉體于700℃熱處理3小時(shí)，得到的淡黃色的粉體即為ITO納米粉體。由X-射線衍射法對(duì)粉體進(jìn)行檢測(cè)，以Scherrer公式對(duì)粉體的(222)晶面進(jìn)行計(jì)算得到晶粒尺寸為25nm，BET氮?dú)馕綔y(cè)得粉體的比表面積為29m2g-1。
實(shí)施例5在80℃條件下，將10g乙醇銦及錫與銦的摩爾為10∶100稱取溴化錫，溶于去離子水中配制成銦離子濃度為4molL-1的混合溶液。在強(qiáng)烈攪拌下，將上述混合溶液中緩慢滴加到強(qiáng)烈攪拌的3molL-1的氨水中，直到最終體系的pH值達(dá)到5時(shí)停止滴加，再攪拌反應(yīng)2～10小時(shí)，得到淡黃色的膠狀沉淀前驅(qū)體。將該前驅(qū)體以去離子水和無(wú)水乙醇洗滌，將得到的產(chǎn)物于110℃烘干5小時(shí)。最后將經(jīng)烘干的粉體于600℃熱處理4小時(shí)，得到的淡黃色的粉體即為ITO納米粉體。由X-射線衍射法對(duì)粉體進(jìn)行檢測(cè)，以Scherrer公式對(duì)粉體的(222)晶面進(jìn)行計(jì)算得到晶粒尺寸為12nm，BET氮?dú)馕綔y(cè)得粉體的比表面積為55m2g-1。
權(quán)利要求
1.一種錫摻雜氧化銦納米粉體的制備方法，其由含銦化合物和含錫化合物的水溶液與沉淀劑進(jìn)行沉淀反應(yīng)，過(guò)濾，對(duì)所得沉淀進(jìn)行洗滌、干燥及熱處理后而得，其特征在于，所說(shuō)的含銦化合物為硝酸銦、醋酸銦、草酸銦、硫酸銦、銦的醇鹽、溴化銦或酒石酸銦，所說(shuō)的含錫化合物為草酸亞錫、醋酸亞錫、溴化錫、錫的醇鹽、硫酸亞錫、硫酸錫、硫化錫、碘化錫、硝酸錫或硝酸亞錫；所說(shuō)的含銦化合物和含錫化合物的水溶液中，錫離子與銦離子的摩爾比為3～15∶100；所說(shuō)的沉淀劑為氨水；沉淀反應(yīng)的反應(yīng)溫度30～90℃，沉淀反應(yīng)體系的pH值控制在4～11之間。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，其中所說(shuō)的沉淀劑為濃度為1～12mol/L的氨水。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，其中所說(shuō)的干燥溫度為80～120℃，燥溫時(shí)間為2～5小時(shí)。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，其中所說(shuō)的熱處理溫度500～800℃，熱處理時(shí)間為2～6小時(shí)。
5.如權(quán)利要求1～4所述的任意一種制備方法，其特征在于，其中含銦化合物和含錫化合物的水溶液中銦離子的濃度為0.01～5mol/L。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用共沉淀法制備錫摻雜氧化銦(ITO)納米粉體的方法，其以不含氯離子的錫/銦水溶液與氨水經(jīng)沉淀反應(yīng)制得，所得粉體的粒徑為8～30納米、比表面積為20～60m
文檔編號(hào)C01G19/00GK1775693SQ20051011058
公開(kāi)日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2005年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月22日
發(fā)明者張建榮, 穆勁, 劉凌云 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)