一種制備低電阻納米粉體的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備低電阻納米粉體的方法，涉及納米粉末的制備【技術(shù)領(lǐng)域】。通過金屬元素銻和二氧化錫在無水的條件下?lián)诫s經(jīng)擴(kuò)散、共沉淀和燒結(jié)制備銻摻雜二氧化錫納米粉末，步驟一，將四氯化錫溶于無水乙醇，再按照摩爾比例為10:1加入三氯化銻，用甲醇溶解得混合溶液；步驟二，將該混合溶液置于碳酸銨的密封環(huán)境中，通過擴(kuò)散法將氨氣擴(kuò)散到溶液中共沉淀出銻摻雜二氧化錫前驅(qū)體；步驟三，將得到的銻摻雜二氧化錫前驅(qū)體用含水量50%乙醇洗滌六次以上，烘箱中70℃烘干，步驟四，將烘干后的銻摻雜二氧化錫前驅(qū)體放入馬弗爐中600℃煅燒2小時，得到低電阻納米粉末。
【專利說明】一種制備低電阻納米粉體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米粉末的制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是制備低電阻納米粉末的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋪摻雜二氧化錫納米粉末,英文名稱為Antimony doped tin oxide,簡稱ΑΤΟ,是一種具有優(yōu)良導(dǎo)電性能的金屬氧化物復(fù)合粉，作為一種新型導(dǎo)電填料，具有耐高溫、耐腐蝕、機(jī)械穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。在節(jié)能、抗靜電涂料、氣敏等許多領(lǐng)域有很大的應(yīng)用潛力，在抗靜電涂料、塑料、纖維及顯示器中作為抗靜電防輻射涂層材料，其效果優(yōu)于傳統(tǒng)的碳黑和金屬粉末，還可以用于紅外吸收隔熱材料、氣敏元件及太陽能電極材料等方面，是一種比較有前景的錫、鋪深加工廣品。
[0003]ATO納米粉末作為一種新型導(dǎo)電材料在電子領(lǐng)域引起了很大的關(guān)注。其制備技術(shù)一直是很多人關(guān)注的重點(diǎn)，目前，制備ATO粉末的方法主要為固相合成法、凝膠溶膠法、水熱法、以及化學(xué)共沉淀法。采用固相法時合成溫度高，粉體摻雜不均勻，粒度大并且容易引入雜質(zhì)，而且得到的粉體的電阻高，達(dá)不到使用要求，因而在ATO納米粉體的合成中很少采用。采用溶膠凝膠法時由于要以金屬的有機(jī)醇鹽為原料，因而成本比較高。在水熱法中，除了采用四氯化錫和三氯化錫作為原料外，也有采用錫粉、碘化銻或三氧化銻或金屬銻白作為原料，在有氧化劑硝酸或雙氧水存在的條件下在120~180°C下進(jìn)行水熱合成，采用水熱法使用的藥品成本較高，生產(chǎn)周期較長，制作過程復(fù)雜，工藝環(huán)節(jié)較多，難以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的精細(xì)化控制，工藝的穩(wěn)定性也較差。在一般的化學(xué)共沉淀法中，所采用的原料為錫和銻的氯化物，并在高濃度的鹽酸溶液中將四氯化錫和三氯化銻均勻混合，隨后用氨水進(jìn)行中和水解，得到銻錫氫氧化物的共沉淀物作為銻摻雜的二氧化錫粉體的前驅(qū)體，經(jīng)過過濾、洗滌、烘干或球磨后，再進(jìn)行高溫煅燒，最終得到產(chǎn)品。采用傳統(tǒng)共沉淀法法時，銻離子和錫離子均非常容易水解，在四氯化錫和三氯化銻的溶液混合過程中需要加入大量的鹽酸抑制其水解，之后需要加入大量的堿使之水解沉淀，不僅導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高，也會引入更多的雜質(zhì)氯離子，使得后續(xù)清洗ATO前驅(qū)體變得及其困難；采用氨水作為沉淀劑，運(yùn)輸、儲存、使用非常不方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種制備低電阻納米粉體的方法，它能在獲得低電阻、納米級粒徑粉末的同時，使之具有生產(chǎn)工藝簡單，效率高，成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種制備低電阻納米粉體的方法，通過金屬元素銻和二氧化錫在無水的條件下?lián)诫s經(jīng)擴(kuò)散、共沉淀和燒結(jié)制備銻摻雜二氧化錫納米粉末，步驟一:將四氯化錫溶于無水乙醇，再按照摩爾比例為10:1加入三氯化銻，用甲醇溶解得混合溶液；
[0007]步驟二:將該混合溶液置于碳酸銨的密封環(huán)境中，通過擴(kuò)散法將氨氣擴(kuò)散到溶液中共沉淀出銻摻雜二氧化錫前驅(qū)體；[0008]步驟三:將得到的銻摻雜二氧化錫前驅(qū)體用含水量50%的乙醇離心洗滌，烘箱中70°C烘干；
[0009]步驟四:將烘干后的銻摻雜二氧化錫前驅(qū)體放入馬弗爐中600°C煅燒2小時，得到銻摻雜二氧化錫納米粉末。
[0010]所述的共沉淀法調(diào)節(jié)pH采用的試劑為氨氣。
[0011]所述的乙醇離心洗滌在五次以上。
[0012]所使用的擴(kuò)散法和共沉淀法在無水條件下制備氟摻雜二氧化錫粉末、鋁摻雜氧化鋒制備粉末。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的創(chuàng)新在于通過銻在無水條件下?lián)诫s二氧化錫。本發(fā)明得到的產(chǎn)品具有電阻率低、晶粒尺寸小及雜質(zhì)含量少等特點(diǎn)，電阻率約為0.2Ω.Cm,電導(dǎo)率約為5.0s/cm，粒徑為幾十納米；無水乙醇和甲醇是在無水條件下，有效防止了錫離子與銻離子的水解，使其在無水解無雜質(zhì)的條件下?lián)诫s，得到前驅(qū)體沉淀離心得到的上清液仍為溶劑無水乙醇和甲醇混合液，可以回收多次使用，以達(dá)到低成本制備ATO，本發(fā)明所用的工藝簡潔，設(shè)備簡單，操作簡便，在化學(xué)共沉淀調(diào)節(jié)PH采用的試劑為氨氣通過擴(kuò)散法使其在整個過程中處于完全無水解狀態(tài)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的工藝流程圖
[0015]圖2為ATO導(dǎo)電納米粉末的XRD圖譜
[0016]圖3為ATO導(dǎo)電粉末掃描電鏡圖
`[0017]圖4為ATO導(dǎo)電粉末掃描電鏡圖
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明的制備工藝流程如圖1所示，除特別申明的外，所用原料均為化學(xué)純，以下實(shí)施例以銻摻雜二氧化錫制備導(dǎo)電納米粉末為例，使用無水乙醇和甲醇混合液溶解三氯化銻和四氯化錫，用擴(kuò)散法將氨氣代替氨水調(diào)節(jié)PH，再使用燒結(jié)法制備銻摻雜二氧化錫納米粉末，可以獲得相同的效果:
[0019]實(shí)施例一
[0020]稱取22.56g四氯化錫，加入200ml無水乙醇中，攪拌至完全溶解；稱取2.28g三氯化銻(Sn/Sb摩爾比例為10:1)加入到溶液中，此時溶液變得渾濁，加入適量的甲醇，待溶液變得澄清后，將其放入裝有碳酸銨((NH4)2CO3)的密封大燒杯中，并不斷攪拌溶液，以使氨氣(NH3)擴(kuò)散到溶液中通過共沉淀法得到沉淀，經(jīng)過較長的擴(kuò)散時間后，取出溶液通過離心洗滌沉淀，用乙醇(含水量50%)洗滌六次以上；將得到的沉淀70°C的烘箱中烘干，得到黃色銻摻雜二氧化錫前驅(qū)體粉末并研磨；研磨后，將粉末放入坩堝中在600°C的馬弗爐中煅燒2h ；最后，制備得到灰藍(lán)色銻摻雜二氧化錫導(dǎo)電納米粉末。
[0021]實(shí)施例二
[0022]稱取22.56g四氯化錫，加入200ml無水乙醇中，攪拌至完全溶解；稱取2.28g三氯化銻(Sn/Sb摩爾比例為10:1)加入到溶液中，此時溶液變得渾濁，加入適量的甲醇，待溶液變得澄清后，將其放入裝有碳酸銨的密封大燒杯中，并不斷攪拌溶液，以使氨氣擴(kuò)散到溶液中通過共沉淀法得到沉淀，經(jīng)過較長的擴(kuò)散時間后，取出溶液通過離心洗滌沉淀，用乙醇(含水量50%)洗滌六次以上；將得到的沉淀70°C的烘箱中烘干，得到黃色ATO前驅(qū)體粉末并研磨；研磨后，將粉末放入坩堝中在800°C的馬弗爐中煅燒2h ;最后，制備得到灰藍(lán)色ATO導(dǎo)電納米粉末。
[0023]實(shí)施例三
[0024]稱取22.56g四氯化錫，加入300ml無水乙醇中，攪拌至完全溶解；稱取2.28g三氯化銻(Sn/Sb摩爾比例為10:1)加入到溶液中，此時溶液變得渾濁，再加入適量的甲醇，待溶液變得澄清后，將其放入裝有碳酸銨的密封大燒杯中，并不斷攪拌溶液，以使氨氣擴(kuò)散到溶液中通過共沉淀法得到沉淀，經(jīng)過較長的擴(kuò)散時間后，取出溶液通過離心洗滌沉淀，用乙醇(含水量50%)洗滌六次以上；將得到的沉淀70°C的烘箱中烘干，得到黃色ATO前驅(qū)體粉末并研磨；研磨后，將粉末放入坩堝中在600°C的馬弗爐中煅燒2h ;最后，制備得到灰藍(lán)色ATO導(dǎo)電納米粉末。[0025]實(shí)施例四
[0026]稱取22.56g四氯化錫,加入300ml無水乙醇中，攪拌至完全溶解；稱取2.28g三氯化銻(Sn/Sb摩爾比例為10:1)加入到溶液中，此時溶液變得渾濁，再加入適量的甲醇，待溶液變得澄清后，將其放入裝有碳酸銨的密封大燒杯中，并不斷攪拌溶液，以使氨氣擴(kuò)散到溶液中通過共沉淀法得到沉淀，經(jīng)過較長的擴(kuò)散時間后，取出溶液通過離心洗滌沉淀，用乙醇(含水量50%)洗滌六次以上；將得到的沉淀70°C的烘箱中烘干，得到黃色ATO前驅(qū)體粉末并研磨；研磨后，將粉末放入坩堝中在800°C的馬弗爐中煅燒2h ;最后，制備得到灰藍(lán)色ATO導(dǎo)電納米粉末。
[0027]實(shí)施例五
[0028]稱取22.56g四氯化錫，加入400ml無水乙醇中，攪拌至完全溶解；稱取2.28g三氯化銻(Sn/Sb摩爾比例為10:1)加入到溶液中，此時溶液變得渾濁，再加入適量的甲醇，待溶液變得澄清后，將其放入裝有碳酸銨的密封大燒杯中，并不斷攪拌溶液，以使氨氣擴(kuò)散到溶液中通過共沉淀法得到沉淀，經(jīng)過較長的擴(kuò)散時間后，取出溶液通過離心洗滌沉淀，用乙醇(含水量50%)洗滌六次以上；將得到的沉淀70°C的烘箱中烘干，得到黃色ATO前驅(qū)體粉末并研磨；研磨后，將粉末放入坩堝中在600°C的馬弗爐中煅燒2h ;最后，制備得到灰藍(lán)色ATO導(dǎo)電納米粉末。
[0029]實(shí)施例六
[0030]稱取22.56g四氯化錫,加入400ml無水乙醇中，攪拌至完全溶解；稱取2.28g三氯化銻(Sn/Sb摩爾比例為10:1)加入到溶液中，此時溶液變得渾濁，再加入適量的甲醇，待溶液變得澄清后，將其放入裝有碳酸銨的密封大燒杯中，并不斷攪拌溶液，以使氨氣擴(kuò)散到溶液中通過共沉淀法得到沉淀，經(jīng)過較長的擴(kuò)散時間后，取出溶液通過離心洗滌沉淀，用乙醇(含水量50%)六次以上；將得到的沉淀70°C的烘箱中烘干，得到黃色ATO前驅(qū)體粉末并研磨；研磨后，將粉末放入坩堝中在800°C的馬弗爐中煅燒2h;最后，制備得到灰藍(lán)色ATO導(dǎo)電納米粉末。
[0031]實(shí)施例七
[0032]稱取22.56g四氯化錫，加入200ml甲醇中，攪拌至完全溶解；稱取2.28g三氯化銻(Sn/Sb摩爾比例為10:1)加入到溶液中，此時溶液變得渾濁，再加入適量的甲醇，待溶液變得澄清后，將其放入裝有大量碳酸銨的密封大燒杯中，并不斷攪拌溶液，以使氨氣擴(kuò)散到溶液中通過共沉淀法得到沉淀，經(jīng)過較長的擴(kuò)散時間后，取出溶液通過離心洗滌沉淀，用乙醇(含水量50%)洗滌六次以上；將得到的沉淀70°C的烘箱中烘干，得到黃色ATO前驅(qū)體粉末并研磨；研磨后，將粉末放入坩堝中在600°C的馬弗爐中煅燒2h ;最后，制備得到灰藍(lán)色ATO導(dǎo)電納米粉末。
[0033]實(shí)施例八
[0034]稱取22.56g四氯化錫，加入200ml乙二醇中，攪拌至完全溶解；稱取2.28g三氯化銻(Sn/Sb摩爾比例為10:1)加入到溶液中，此時溶液變得渾濁，再加入適量的甲醇，待溶液變得澄清后，將其放入裝有大量碳酸銨的密封大燒杯中，并不斷攪拌溶液，以使氨氣擴(kuò)散到溶液中通過共沉淀法得到沉淀，經(jīng)過較長的擴(kuò)散時間后，取出溶液通過離心洗滌沉淀，用乙醇(含水量50%)洗滌六次以上；將得到的沉淀70°C的烘箱中烘干，得到黃色ATO前驅(qū)體粉末并研磨；研磨后，將粉末放入坩堝中在600°C的馬弗爐中煅燒2h ;最后，制備得到灰藍(lán)色ATO導(dǎo)電納米粉末。
[0035]表1為不同實(shí)施例下制備ATO粉末的電阻率和電導(dǎo)率。
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種制備低電阻納米粉體的方法，其特征在于: 步驟一:將四氯化錫溶于無水乙醇，再按照摩爾比例為10:1加入三氯化銻，用甲醇溶解得混合溶液； 步驟二:將該混合溶液置于碳酸銨的密封環(huán)境中，通過擴(kuò)散法將氨氣擴(kuò)散到溶液中共沉淀出鋪摻雜二氧化錫前驅(qū)體； 步驟三:將得到的銻摻雜二氧化錫前驅(qū)體用含水量50%的乙醇離心洗滌，烘箱中70°C烘干； 步驟四:將烘干后的銻摻雜二氧化錫前驅(qū)體放入馬弗爐中600°C煅燒2小時，得到銻摻雜二氧化錫納米粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備低電阻納米粉體的方法，其特征在于，所述的共沉淀法調(diào)節(jié)pH采用的試劑為氨氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備低電阻納米粉體的方法，其特征在于，所述的乙醇離心洗滌在五次以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備低電阻納米粉體的方法，其特征在于，所使用的擴(kuò)散法和共沉淀法在無水條件下制備氟摻雜二氧化錫粉末、鋁摻雜氧化鋅制備粉末。
【文檔編號】B82Y30/00GK103641157SQ201310648103
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】汪建新, 李穎, 閆浩然, 翁杰, 馮波, 周紹兵, 魯雄, 屈樹新, 段可, 盧曉英, 智偉 申請人:西南交通大學(xué)