專利名稱：一種納米級氧化銦錫粉末的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種以共沉淀法制備納米級氧化銦錫粉體的方法。用本方法制得的氧化銦錫粉體團聚少，流動性好，易于壓制成型，適用于制備高密度鍍膜用氧化銦錫靶材。
背景技術(shù)：
氧化銦錫，簡稱ΙΤ0，是銦系的一種重要材料，全世界約70%以上的銦用于生產(chǎn)此材料。ITO超細(xì)粉體是將一定量的氧化錫摻入氧化銦中形成的復(fù)合粉體，是一種η型寬禁帶半導(dǎo)體。用其制作的ITO薄膜對紅外線的反射率大于70%，對紫外線的吸收率大于85%， 對可見光的透過率大于90%。ITO作為透明電極材料，被廣泛用于液晶顯示(LCD)、等離子體顯示(PDP)、電致發(fā)光顯示等。無論是用于防輻射的ITO漿料還是制備ITO陶瓷靶材料，高品質(zhì)的ITO納米粉體是首要條件。ITO粉體最常用的制備方法是化學(xué)共沉淀法，該法工藝參數(shù)比較容易控制，生產(chǎn)成本較低。CN200510010666. 6公開了一種納米銦錫氧化物粉體的制備方法，其特征在于采用 4N或者5N的銦、錫為原料，用無機酸溶解后，用超聲波沉淀、微波干燥、煅燒、或冷凍干燥、 沸騰回流法煅燒，制取純度為99. 99%以上，平均粒徑5 lOnm，比表面積15m2/g的納米氧化銦錫氧化物粉體。此法不足之處在于金屬錫在溶解過程中極不穩(wěn)定，不能完全保證金屬錫溶解為四價的錫離子，影響錫摻雜的效果，從而制得的ITO粉體有雜相。CN200510110585. 3公開了一種錫摻雜氧化銦粉體的制備方法，其由含銦化合物和含錫化合物的水溶液與沉淀劑進行沉淀反應(yīng)，過濾，對所得沉淀進行洗滌、干燥及熱處理所得。其所說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，所說的沉淀劑為氨水，沉淀反應(yīng)的溫度為30 90°C，沉淀反應(yīng)體系的PH值控制在4 11之間。此發(fā)明pH值的范圍較寬，大范圍的pH值變化，會加劇粉體不均勻程度，團聚現(xiàn)象明顯。CN01136402. 5公開了一種以水溶液法制備氧化銦錫粉末的方法，其是利用水及適當(dāng)添加劑，分別溶解銦化合物、錫化合物于水中，而配制出澄清的溶液，再加入適當(dāng)添加劑， 產(chǎn)生一定比例的金屬氫氧化物，經(jīng)過濾及水洗后，并加入適當(dāng)添加劑予以解膠，使不同金屬氫氧化物的特定成分發(fā)生水解、凝縮等反應(yīng)，接著進行干燥和煅燒，制成納米級氧化銦錫粉末。此方法制備ITO粉體的過程中，水解和凝縮操作單元不易控制，不利于工業(yè)生產(chǎn)過程。CN200510072252. 6公開了一種以共沉淀法制備納米級銦錫氧化物復(fù)合粉體的工藝，其特點是利用無機單強酸或混合強酸水溶液分別溶解金屬銦、金屬錫，或可溶性金屬銦鹽和金屬錫鹽溶解于水中，將配制的二溶液混合，在強烈攪拌混合溶液條件下加入沉淀劑產(chǎn)生銦錫共沉淀物，經(jīng)水洗、有機溶劑洗和固液分離后，加入有機溶劑進行共沸蒸餾，濾餅經(jīng)干燥、打散、煅燒制得超細(xì)ITO復(fù)合粉體。此方法制備ITO粉體的過程復(fù)雜，生成的粉體易團聚，且燒結(jié)活性不高，不利于常壓燒結(jié)。為了表征粉體的流動性、孔隙率等，通常采用休止角、平板角、松裝密度和振實密度來進行表征。休止角也稱安息角，是指粉體堆積層的自由表面在靜平衡狀態(tài)下，與水平面形成的最大角度叫休止角。它是通過特定方式使粉體自然下落到特定平臺上形成的。休止角對粉體的流動性影響最大，休止角越小，粉體的流動性越好。平板角是指將埋在粉體中的平板向上垂直提起，粉體在平板上的自由平面(斜面)和平板之間的夾角與受到震動后的夾角的平均值稱為平板角。平板角越小，粉體的流動性越強。振實密度是指粉體裝填在特定容器后，對容器進行振動，從而破壞粉體中的空隙， 使粉體出于緊密填充狀態(tài)后的密度。通過測量振實密度可以知道粉體的流動性和孔隙率等數(shù)據(jù)。松裝密度是指粉體在特定容器中處于自然充滿狀態(tài)后的密度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制備團聚少、流動性好、易于壓制成型的納米級氧化銦錫粉末的方法。其以純度大于99. 99%的金屬銦，和SnCl4 · 5H20以及尿素作為原料，控制反應(yīng)的PH值在7. 0 9. 0之間，生成氫氧化物前軀體，然后用純水對沉淀進行洗滌，通過真空抽濾提高漿料的固含量，然后對漿料進行干燥、煅燒，最后得到氧化銦錫粉末。
具體實施例方式實施例199. 995%的金屬銦用優(yōu)級純的鹽酸溶解，將SnCl4 · 5H20溶于水中制得錫鹽溶液， 然后將銦鹽溶液和錫鹽溶液按照h203 SnO2 (wt% ) =90 10，制得銦錫鹽溶液備用。 然后保持溶液的溫度在70-90°C之間，添加0. 25wt%的PEG作為分散劑，攪拌均勻后，勻速滴加尿素至PH = 7. 5，再攪拌池，使氫氧化物沉淀完全，沉淀過程中施加超聲波振動，頻率 28MHz0反應(yīng)完成后，沉淀經(jīng)抽濾、洗滌、真空干燥池，然后在煅燒爐中600°C煅燒4h，得到 ITO粉體，經(jīng)過X射線衍射分析具有單一的M2O3體心立方晶體結(jié)構(gòu)，透射電鏡照片顯示粉體具有良好的分散性，極少有團聚。對粉體進行多點法氮吸附比表面積分析測試，ITO煅燒粉的比表面=13. 97m2/g， 平均粒徑< 60nm，用粉體綜合特性測試儀測試所得ITO粉的休止角、平板角、松裝密度和振實密度(具體數(shù)值見附表)。實施例299. 995%的金屬銦用優(yōu)級純的鹽酸溶解，將SnCl4 · 5H20溶于水中制得錫鹽溶液， 然后將銦鹽溶液和錫鹽溶液按照M2O3 SnO2 (wt%) =90 10，制得銦錫鹽溶液備用。保持溶液的溫度在70-90°C之間，添加0. 25wt%的D900和PAA作為分散劑，攪拌均勻后，勻速滴加尿素至PH = 7. 5，再攪拌池，使氫氧化物沉淀完全，沉淀過程中施加超聲波振動，頻率觀腿2。反應(yīng)完成后，沉淀經(jīng)抽濾、洗滌、真空干燥池，然后在煅燒爐中60(TC煅燒4h，得到ITO粉體，經(jīng)過X射線衍射分析具有單一的In2O3體心立方晶體結(jié)構(gòu)，透射電鏡照片顯示粉體具有良好的分散性，極少有團聚。對ITO煅燒粉進行多點法氮吸附比表面積分析測試，ITO煅燒粉的比表面= 16. 08m2/g，平均粒徑< 52nm，用粉體綜合特性測試儀測試所得ITO粉的休止角、平板角、松裝密度和振實密度(具體數(shù)值見附表)。比較例99. 995%的金屬銦用優(yōu)級純的鹽酸溶解，將SnCl4 · 5H20溶于水中制得錫鹽溶液， 然后將銦鹽溶液和錫鹽溶液按照M2O3 SnO2 (wt%) =90 10，制得銦錫鹽溶液備用。保持溶液的溫度在70-90°C之間，攪拌均勻后，勻速滴加尿素至pH = 7. 5，再攪拌池，使氫氧化物沉淀完全。反應(yīng)完成后，沉淀經(jīng)抽濾、洗滌、真空干燥池，然后在煅燒爐中60(TC煅燒4h， 得到ITO粉體，經(jīng)過X射線衍射分析具有單一的^i2O3體心立方晶體結(jié)構(gòu)，透射電鏡照片顯示粉體有少量的團聚。對ITO煅燒粉進行多點法氮吸附比表面積分析測試，ITO煅燒粉的比表面= 9. 25m2/g，平均粒徑<91nm。用粉體綜合特性測試儀測試所得ITO造粒粉的休止角、平板角、 松裝密度和振實密度(具體數(shù)值見附表)。表 權(quán)利要求
1.一種納米級氧化銦錫復(fù)合粉體的制備方法，以銦、錫金屬或銦、錫金屬可溶性鹽作為原料制備混合溶液，溶液中添加少量的陶瓷分散劑，并對反應(yīng)體系施加超聲波，經(jīng)共沉淀、 洗滌、抽濾、干燥、煅燒，制備得到納米級的ITO粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于在銦鹽和錫鹽的混合溶液中加入了乙二醇、聚乙二醇(PEG)、PSE系列、SD-05、FS-20、D900、聚丙烯(PAA)鹽酯、聚甲基丙烯酸 (PMAA)鹽等作為分散劑，通過靜電斥力和長的高分子鏈形成水化膜，起位阻層作用，有效地防止顆粒的絮凝團聚，使原料中各組分能夠均勻分散于介質(zhì)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于在沉淀過程中，整個溶液體系施加超聲波，超聲波的頻率范圍為^-80MHz，利用超聲空化所產(chǎn)生的獨特的反應(yīng)環(huán)境，來控制和改善沉淀的團聚現(xiàn)象。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種制備納米級氧化銦錫(ITO)粉末的方法，該方法制備得到的ITO粉末團聚少，流動性好，易于成型。本發(fā)明的特征為選用尿素作為沉淀劑，通過化學(xué)沉淀法制備氫氧化物前軀體，在制備過程中添加了陶瓷分散劑，并對反應(yīng)體系施加超聲波，然后洗滌、抽濾、干燥、煅燒得到ITO粉末。
文檔編號C01G19/02GK102211786SQ201110049188
公開日2011年10月12日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月2日
發(fā)明者尹凱, 李玉新, 段靜芳, 蓋偉 申請人:北京冶科納米科技有限公司