專利名稱：單分散納米銦錫氧化物粉末的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ITO靶材的原材料ITO的制備方法，特別是單分散納米ITO粉末的制備方法。
背景技術：
伴隨著液晶顯示的發(fā)展，用于透明電極的銦錫氧化物(ITO)需要量急劇增加。目前，世界上的發(fā)達國家如日本、美國、英國、法國等國將一半左右的銦用于制備ITO材料。它們普遍采用銦錫氧化物制成靶材，然后用直流磁控濺射法將靶材制成ITO薄膜。這種薄膜對可見光透明，能強烈反射紅外光，有較低的膜電阻，因而在液晶顯示、隔熱玻璃、太陽能電池和收集器、車輛窗口去霧防霜等方面獲得日益廣泛的應用。鑒于ITO靶及其膜在許多領域的廣泛應用，國內已有許多生產(chǎn)和科研單位都在從事這方面的研究，但目前都仍處于初級階段，國內顯示器件廠家所需要的ITO靶材和粉末產(chǎn)品目前尚只能依賴進口。對于制備靶材所用的ITO粉末，要求十分嚴格，不僅要純度高，而且要粒度細、分散性能好，因此，需要加強制備ITO粉末工藝的研究。制備ITO復合粉末的技術方法有多種，如液相沉淀法、噴霧熱分解法、水熱法等。如1、“化學液相共沉淀制備納米級In2O3(SnO2)粉末”，《粉末冶金工業(yè)》，1999，9(5)，介紹了以In、SnCl4為原料，采用化學液相共沉淀法制備了納米級In2O3(SnO2)粉末。利用XRD、TEM、SEM、BET和化學分析法等實驗手段對所制粉末的物相、形貌、成分、粒度等進行了初步表征。研究結果表明共沉淀法制得的粉末為高純、單相的納米級粉末，平均粒徑為30nm；2、中國專利(申請?zhí)?1107509，銦、錫氧化物復合粉末的制備方法)提出了一種銦、錫氧化物復合粉末的制備方法，是將金屬銦和金屬錫(按重量百分比稱量)分別溶解乳化后，充分混合后，讓其共沉淀，洗滌，過濾，再烘干，灼燒，最后淬火磨碎，即成產(chǎn)品。本發(fā)明具有通過溶液中的各種化學反應能夠直接得到化學成分均一的復合粉料；容易制備粒徑分布窄且流動性好的超細顆料。3、日本高知大學Yanagisawa等人在文獻中(Journal of Materials Research，2000，15(6)1404-1408)提到了一種水熱法制備ITO粉末的方法。該法采取氨水沉淀銦(錫)鹽溶液，將生成的水熱前驅體——氫氧化銦(錫)進行水熱反應(300℃)，最后經(jīng)過過濾、真空干燥、煅燒得到ITO納米粉末。該方法雖然得到納米級分散性較好的ITO粉末，但仍存在水熱溫度高、設備要求高等問題，為此，中國專利(申請?zhí)?00310111223.7，In2O3、ITO單分散納米粉體的水熱制備方法)提出了一種采用離子交換樹脂處理銦錫溶液得到前驅體再水熱的方法，解決了原有水熱方法存在的問題?？v觀目前的ITO粉末制備方法，雖然水熱法較沉淀法的產(chǎn)品性能要好，但仍需要在高壓條件下進行，存在一定的安全隱患。
技術內容本發(fā)明人經(jīng)過艱苦的研究和試驗，找到了一種工藝簡單、常壓操作、產(chǎn)品質量穩(wěn)定的ITO單分散納米粉末的制備方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的ITO單分散納米粉末的制備方法，其特征在于將銦和錫的無機鹽混合溶液與離子交換樹脂作用，進行離子交換后得到氫氧化銦錫的膠體溶液，隨后將膠體溶液在真空度小于100pa，冷阱溫度低于-50℃條件下真空冷凍干燥至含水量小于0.5％、400～1000℃煅燒1-3小時后即得到ITO單分散納米粉末。
以上所述的ITO單分散納米粉末的制備方法，采用的銦和錫無機鹽是硝酸鹽和氯化鹽。以上所述的銦錫混合無機鹽溶液中銦、錫的濃度比(以SnO2∶In2O3重量百分比計)為0∶100～20∶80，混合溶液中陽離子總的濃度為0.5～3.0mol/L。所述的離子交換樹脂為OH-基苯乙烯系強堿型或丙烯酸系弱堿型大孔或凝膠型離子交換樹脂。所述的混合溶液與離子交換樹脂作用的方式為混合溶液通過離子交換樹脂柱，出口溶液pH控制在4-6，或者在攪拌作用下將離子交換樹脂加入混合溶液中中至pH值為4-6。所述的干燥方式為真空冷凍干燥。制備得到的ITO粉末在掃描電鏡下觀察粉末的平均粒徑≤100nm，用純水和超聲波分散，不加分散劑的條件下，采用激光粒度測試儀測試的最大粒徑≤1.5μm。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的突出的實質性特點和顯著的進步是1、制備得到的ITO納米粉末具有純度高、單分散，粉末的平均粒徑≤100nm，在顯示器件透明導電薄膜領域有重要的應用價值。
2、制備方法工藝簡單，常壓操作，適合工業(yè)化生產(chǎn)。


所附圖1為采用本發(fā)明制備的ITO粉末典型的SEM照片，從圖中可看出，制備的粉末粒徑均一，且呈單分散狀態(tài)。
具體實施例方式
下面通過實例進一步說明本發(fā)明的突出特點，僅在說明本發(fā)明而絕不限制本發(fā)明。
實施例1、采取氯化銦和氯化錫為原材料配制混合溶液10ml，銦錫濃度比(以SnO2∶In2O3重量百分比計)為10∶90，陽離子總濃度為1.0mol/l，在低速攪拌下，將40克D301 OH-基大孔型陰離子交換樹脂添加到混合溶液中至pH值為4.5，并持續(xù)攪拌30min，隨后用50目的紗布進行過濾，紗布上的陰離子交換樹脂再生后可以重新使用，過濾后的膠體溶液在真空度為50pa，冷阱溫度為-65℃條件下進行真空冷凍干燥12小時，此時粉末含水量小于0.5％，干燥后的粉末經(jīng)過600℃煅燒1.5h后得到綠色的ITO單分散納米粉末，ITO粉末得率為98.5％。
制備得到的ITO粉末在掃描電鏡下觀察粉末的平均粒徑為70nm，用純水和超聲波分散，不加分散劑的條件下，采用激光粒度測試儀測試的最大粒徑為1.0μm。
實施例2、采取硝酸銦、氯化錫為原材料配制成混合溶液10ml，銦錫濃度比(以SnO2∶In2O3重量百分比計)為10∶90，陽離子總濃度為1.0mol/l，將40克D301 OH-基大孔型陰離子交換樹脂裝入直徑10mm的玻璃柱中，隨后使混合溶液以5ml/min的速度通過離子交換樹脂柱，出口溶液pH控制在4.5，再將通過交換柱得到的膠體溶液過濾后的膠體溶液在真空度為80pa，冷阱溫度為-65℃條件下進行真空冷凍干燥10小時，此時粉末含水量小于0.5％，干燥后的粉末經(jīng)過650℃煅燒2h后得到綠色的ITO單分散納米粉末，ITO粉末得率為98％。
制備得到的ITO粉末在掃描電鏡下觀察粉末的平均粒徑為60nm，用純水和超聲波分散，不加分散劑的條件下，采用激光粒度測試儀測試的最大粒徑為1.0μm。
實施例3、采取氯化銦和氯化錫為原材料配制混合溶液10ml，銦錫濃度比(以SnO2∶In2O3重量百分比計)為5∶95，陽離子總濃度為0.75mol/l，在低速攪拌下，將100克201×7OH-基凝膠型陰離子交換樹脂添加到混合溶液中至pH值為5.5，并持續(xù)攪拌30min，隨后用50目的紗布進行過濾，過濾得到的膠體溶液過濾后的膠體溶液在真空度為30pa，冷阱溫度為-55℃條件下進行真空冷凍干燥15小時，此時粉末含水量小于0.5％，干燥后的粉末經(jīng)過800℃煅燒2h后得到綠色的ITO單分散納米粉末，ITO粉末得率為99％。
制備得到的ITO粉末在掃描電鏡下觀察粉末的平均粒徑為50nm，用純水和超聲波分散，不加分散劑的條件下，采用激光粒度測試儀測試的最大粒徑為1.5μm。
實施例4、采取硝酸銦、氯化錫為原材料配制成混合溶液，銦錫濃度比(以SnO2∶In2O3重量百分比計)為15∶85，陽離子總濃度為1.0mol/l，將100克DAION SA 10A OH-基凝膠型陰離子交換樹脂裝入直徑10mm的玻璃柱中，隨后使混合溶液以2ml/min的速度通過離子交換樹脂柱，出口溶液pH控制在5.5，再將通過交換柱得到的膠體溶液過濾后的膠體溶液在真空度為50pa，冷阱溫度為-65℃條件下進行真空冷凍干燥12小時，此時粉末含水量小于0.5％，干燥后的粉末經(jīng)過650℃煅燒3h后得到綠色的ITO單分散納米粉末，ITO粉末得率為99.5％。
制備得到的ITO粉末在掃描電鏡下觀察粉末的平均粒徑為40nm，用純水和超聲波分散，不加分散劑的條件下，采用激光粒度測試儀測試的最大粒徑為0.9μm。
權利要求
1.一種ITO單分散納米粉末的制備方法，其特征在于將銦和錫的無機鹽混合溶液與離子交換樹脂作用，進行離子交換后得到氫氧化銦錫的膠體溶液，隨后將膠體溶液在真空度小于100pa，冷阱溫度低于-50℃條件下真空冷凍干燥至含水量小于0.5％，400～1000℃煅燒煅燒1-3小時后制備得到ITO單分散納米粉末；所述的銦錫混合無機鹽溶液中以SnO2∶In2O3重量百分比計的銦、錫濃度比為0∶100～20∶80，混合溶液中陽離子總的濃度為0.5～3.0mol/L；所述的銦和錫無機鹽是硝酸鹽和氯化鹽。
2.根據(jù)權利要求1所述的ITO單分散納米粉末的制備方法，其特征在于所述的離子交換樹脂為苯乙烯系強堿型或丙烯酸系弱堿型大孔或凝膠型離子交換樹脂。
3.根據(jù)權利要求1所述的ITO單分散納米粉末的制備方法，其特征在于所述的混合溶液與離子交換樹脂作用的方式可以是混合溶液通過離子交換樹脂柱，出口溶液pH控制在4-6，或者在攪拌作用下離子交換樹脂加入混合溶液中至pH值為4-6。
4.一種如制備得到的權利要求1所述的ITO單分散納米粉末的制備方法所得到的ITO粉末，其特征在于在掃描電鏡下觀察ITO粉末的平均粒徑≤100nm，用純水和超聲波分散，不加分散劑的條件下，采用激光粒度測試儀測試的最大粒徑≤1.5μm。
全文摘要
本發(fā)明涉及ITO單分散納米粉末的制備方法。其特征在于將將銦和錫的無機鹽混合溶液與離子交換樹脂作用，進行離子交換后得到氫氧化銦錫的膠體溶液，隨后將膠體溶液進行真空冷凍干燥、400～1000℃煅燒后制備得到ITO單分散納米粉末。所得到的ITO粉末在掃描電鏡下觀察粉末的平均粒徑≤100nm，所得到的ITO粉末用純水和超聲波分散，不加分散劑的條件下，采用激光粒度測試儀測試的最大粒徑≤1.5μm。
文檔編號C01G19/00GK1772621SQ20051003758
公開日2006年5月17日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權日2005年9月30日
發(fā)明者徐華蕊, 周懷營, 朱歸勝, 廖春圖, 李仕慶, 陳進中, 阮敦邵, 李鵬, 王學洪 申請人:桂林電子工業(yè)學院, 柳州華錫集團有限責任公司