專利名稱：氧化銦錫單分散納米粉體的低溫溶劑熱制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氧化銦錫(ITO)單分 散納米粉體的低溫溶劑熱制備方法。
背景技術(shù)：
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(dá)國家如日本、美國、法國等，將90%的銦用于 制備ITO的材料。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(duì)可見光透明，能強(qiáng)烈反射紅外光，有低 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(yīng)用。對(duì)于制備靶材所用的ITO粉末，要求十 分嚴(yán)格，不僅要純度高，而且粒度細(xì)、分散性能好。下一代利用打印技術(shù)生 產(chǎn)過程中對(duì)ITO粉末得粒度和分散性具有更高的要求。近年來有關(guān)氧化銦錫 納米粉體制備的方法有很多，如水熱法、微乳法、噴霧燃燒法及化學(xué)沉淀法 等，但能夠用于工業(yè)上生產(chǎn)制備ITO粉體的方法僅有液霧氧化燃燒法、液相 化學(xué)共沉淀法和均相共沉淀法。如公開文獻(xiàn)報(bào)道的ITO納米粉體的制備方法 主要有
1、 "晶型可控的氧化銦粉末的制備方法"，中國專利〈申請(qǐng)?zhí)枴?200710044189，闡述了基于晶型可控的氧化銦粉末的制備如下(1)將含 有銦離子和一定量的過渡金屬離子(Fe， Co， Ni， Cu， Cr， Mn中的一種或 幾種)的醇溶液，和堿的醇溶液混合；(2)將得到懸浮液離心,得到的沉淀洗 滌,干燥,在300-500 r溫度下煅燒,即可得到可控晶型的氧化銦納米粉體。所 述的醇溶液為低極性醇,優(yōu)先推薦甲醇或乙醇。銦鹽醇溶液的質(zhì)量百分濃度為 0.5~10%,摻雜過渡金屬離子的原子百分濃度為0.1~20%。
2、 "化學(xué)共沉淀法制備納米ITO粉體及結(jié)構(gòu)表征"，《功能材料》，2003， 26(4)。文獻(xiàn)中介紹了以InCly4H20和SnCU.5H20為原料，采用化學(xué)共沉淀法 制備出納米級(jí)ITO粉體。利用TEM、 XRD、 IR、粒度分布儀等實(shí)驗(yàn)手段對(duì)粉 體的形貌、物相、粒度進(jìn)行了表征，討論了煅燒溫度對(duì)粉體物相和粒度的影響。研究結(jié)果表明當(dāng)煅燒溫度>300 'C時(shí)，可以獲得晶型為立方111203結(jié)
構(gòu)的球形納米ITO粉體，粒徑約30nm。
3、 日本高矢口大學(xué)Yanagisawa等人在文獻(xiàn)(Journal of Materials Research, 2000,15(6):1404-1408)提到了一種水熱法制備ITO粉體的方法。該法采取氨 水沉淀銦(錫)鹽溶液，將生成的水熱前驅(qū)體-氫氧化銦(錫)進(jìn)行水熱反應(yīng)(300 °C)，最后經(jīng)過過濾、真空干燥、煅燒得到ITO納米粉體。該法制備過程中 由于引入氨水為沉淀劑，其得到的水熱反應(yīng)溫度(不低于30(TC)，同時(shí)為 了使銦和錫完全沉淀，需要使用過量的氨水沉淀劑,從而導(dǎo)致在高溫水熱過程 中會(huì)逸出氨氣，以致于水熱反應(yīng)設(shè)備的耐壓能力需要大大提高(理論壓力就 不低于20MPa),并且氨水的引入導(dǎo)致了水熱設(shè)備高溫防腐能力的下降。
4、 "ln203、 ITO單分散納米粉體的水熱制備方法"，中國專利〈申請(qǐng) 號(hào)〉200310111223，闡述了基于氧化銦、ITO單分散納米粉體的制備如下 將金屬銦(錫)溶解于無機(jī)酸中，配成一定濃度的混合溶液后用陰離子交換 樹脂進(jìn)行處理得到的膠體溶液，將分離出樹脂的膠體溶液置于入高壓反應(yīng)釜 中，在水熱溫度180 26(TC下反應(yīng)4 24h后，將產(chǎn)物用純水洗滌、真空過濾， 并經(jīng)100-105。C干燥6 12h、 500~1000°(:煅燒2~411后即可制得111203、 ITO 單分散納米粉體。研究結(jié)果表明粉體粒徑《100nm。
從上述的文獻(xiàn)或?qū)＠形覀兛梢粤私獾?，現(xiàn)有各種制備ITO粉體的方法 都有共同的缺點(diǎn)不管是用化學(xué)共沉淀法，還是水熱法，都需要兩步反應(yīng)， 首先在低溫制得前驅(qū)物銦錫氫氧化物沉淀，然后在300-50(TC煅燒得到ITO 粉體。工藝流程復(fù)雜；由于需要煅燒，因此所需的溫度都很高；高溫煅燒也 必然造成產(chǎn)品顆粒團(tuán)聚嚴(yán)重，不利于下一步的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種氧化銦 錫(ITO)單分散納米粉體的低溫溶劑熱制備方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述方法制備的氧化銦錫單分散納米 粉體。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種氧化銦錫單分散納米粉 體的低溫溶劑熱制備方法，其特征在于包括以下操作步驟將銦錫氫氧化物 的乙二醇懸浮液放入反應(yīng)釜中進(jìn)行低溫溶劑熱反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后離心，洗滌， 干燥，得到氧化銦或氧化銦錫單分散納米粉體；所述低溫溶劑熱反應(yīng)是在180 300。C溫度條件下反應(yīng)0.5 20 h;所述氧化銦錫單分散納米粉體含有 質(zhì)量百分比濃度為0 20%的氧化錫(當(dāng)氧化錫的質(zhì)量百分比濃度為0時(shí)， 產(chǎn)物即為氧化銦)。
所述銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液是將銦錫氧化物前驅(qū)體(銦錫氫氧化 物)以質(zhì)量體積比《0.1g/ml的濃度分散在乙二醇中；所述銦錫氧化物前驅(qū) 體是將金屬銦+金屬錫或可溶性銦鹽+可溶性錫鹽采用化學(xué)沉淀法、水熱 法、微乳法制備得到。
所述銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液是按以下步驟制備得到
(1) 將金屬銦+金屬錫或可溶性銦鹽+可溶性錫鹽溶解于無機(jī)酸中， 得到銦和錫金屬離子濃度為0.14 1.4mol/L的混合溶液；
(2) 將步驟(1)所得混合溶液加入乙二醇中，混合均勻；
(3) 調(diào)節(jié)pH值至6.0 11.0，得到銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液。 步驟(1)所述無機(jī)酸是鹽酸、硝酸和硫酸中的一種或多種。 所述無機(jī)酸是步驟(2)所述混合溶液和乙二醇的體積比為0.1: 10 2:10。
步驟(3)所述調(diào)節(jié)pH值是用氫氧化鈉、氫氧化鉀、尿素或氨水進(jìn)行調(diào)節(jié)。
所述干燥為烘干或真空干燥，干燥的溫度是40 20(TC，干燥的時(shí)間為 1 48h。
上述方法制備的氧化銦或氧化銦錫單分散納米粉體的粒徑為10 200nm。
上述的氧化銦或氧化銦錫單分散納米粉體應(yīng)用于制備液晶顯示材料、隔 熱玻璃、太陽能電池、太陽能收集器或車輛窗口去霧防霜?jiǎng)?br> 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)利用簡單的 低溫溶劑熱合成法， 一步反應(yīng)即可制備出氧化銦、ITO納米粉末，工序簡單、 易于操作；(2)反應(yīng)過程所需的溫度低，可低至180 °C，且不需經(jīng)過煅燒 即可得到產(chǎn)品，具有設(shè)備簡單、成本低、操作安全、污染小等優(yōu)點(diǎn)；(3) 制備的氧化銦、ITO粉體平均粒徑可小于100 nm,，粒徑分布范圍窄，分散 性很好；(4)制備工藝流程簡單，適合于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例1
(1) 把38 g InCl34H20和4.65 g SnCl4'5H20先用lOOmL鹽酸溶解， 得混合溶液；
(2) 將步驟(1)所得混合溶液加入4L乙二醇作溶劑，混合均勻；
(3) 在攪拌狀態(tài)下，慢慢加入質(zhì)量百分比濃度為25y。的NHyH20，將 pH值調(diào)節(jié)至7.0，攪拌均勻，得到銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液；
(4) 將步驟(3)所得銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液移到反應(yīng)釜里，在 200 'C條件下，反應(yīng)2h;反應(yīng)結(jié)束后，將所得沉淀物進(jìn)行離心、洗滌，60°C 真空干燥24h，即得氧化銦錫單分散納米粉體產(chǎn)品，其中含有質(zhì)量百分比濃 度為10X的氧化錫。將制得的納米ITO粉體在掃描電鏡下觀察平均粒徑〈100 nm，采用納米粒度分析儀測(cè)得的粒度范圍為10-200 nm。
實(shí)施例2
(1) 把49.5 g In(N03)3'4H20，和6.0 g Sn(N03)4.5H20先用lOOmL硝酸
溶解，得混合溶液；
(2) 將步驟(1)所得混合溶液加入10L乙二醇作溶劑，混合均勻；
(3) 在攪拌狀態(tài)下，慢慢滴入氫氧化鈉將pH值調(diào)節(jié)至7.0，攪拌均勻， 得到銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液；
(4) 將步驟(3)所得銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液移到反應(yīng)釜里，在 20(TC條件下，反應(yīng)4h;反應(yīng)結(jié)束后，將所得沉淀物進(jìn)行離心、洗滌，40 °C 真空干燥48h，即得氧化銦錫單分散納米粉體產(chǎn)品，其中含有質(zhì)量百分比濃 度為10%的氧化錫。
實(shí)施例3
(1) 把23.16g金屬銦和5.51g金屬錫先用100mL硫酸溶解，得混合溶
液；
(2) 將步驟(1)所得混合溶液加入2L乙二醇作溶劑，混合均勻；
(3) 在攪拌狀態(tài)下，用氫氧化鉀將pH值調(diào)節(jié)至ll.O，攪拌均勻，得到 銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液；
(4) 將步驟(3)所得銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液移到反應(yīng)釜里，在 18(TC條件下，反應(yīng)20h;反應(yīng)結(jié)束后，將所得沉淀物進(jìn)行離心、洗滌，IO(TC真空干燥48h，即得氧化銦錫單分散納米粉體產(chǎn)品，其中含有質(zhì)量百分比濃 度為20%的氧化錫。
實(shí)施例4
(1) 把25.3g金屬銦先用lOOmL硝酸溶解，得混合溶液；
(2) 將步驟(1)所得混合溶液加入8L乙二醇作溶劑，混合均勻；
(3) 在攪拌狀態(tài)下，用固體尿素將pH值調(diào)節(jié)至6.0，攪拌均勻，得到 銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液；
(4) 將步驟(3)所得銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液移到反應(yīng)釜里，在 240'C條件下，反應(yīng)5h;反應(yīng)結(jié)束后，將所得沉淀物進(jìn)行離心、洗滌，60°C 真空干燥48h，即得氧化銦產(chǎn)品。
實(shí)施例5
(1) 把41 gInCl3*4H20和1.4gSnCl4'5H20采化學(xué)沉淀法制備銦錫氧 化物的前驅(qū)體；
(2) 將步驟(1)所得銦錫氧化物前驅(qū)體以質(zhì)量體積比為O.lg/ml的濃度分 散在乙二醇中，得到銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液；
(3) 將步驟(2)所得銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液移到反應(yīng)釜里，在 240'C條件下，反應(yīng)5h;反應(yīng)結(jié)束后，將所得沉淀物進(jìn)行離心、洗滌，100 °C 真空干燥20h，即得氧化銦錫單分散納米粉體產(chǎn)品，其中含有質(zhì)量百分比濃 度為3%的氧化錫。
實(shí)施例6
(1) 把40g InCl3'4H20和2.3g SnCl4'5H20采用水熱法制備銦錫氧化物 前驅(qū)體；
(2) 將步驟(1)所得銦錫氧化物前驅(qū)體以質(zhì)量體積比為0.08g/ml的濃 度分散在乙二醇中，得到銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液；
(3) 將步驟(2)所得銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液移到反應(yīng)釜里，在 30(TC條件下，反應(yīng)0.5h;反應(yīng)結(jié)束后，將所得沉淀物進(jìn)行離心、洗滌，110 'C真空干燥24h，即得氧化銦錫單分散納米粉體產(chǎn)品，其中含有質(zhì)量百分比 濃度為5%的氧化錫。實(shí)施例7
(1) 把38.9g InCl3'4H20和3.7g SnCLr5H20采用微乳法制備銦錫氧化 物前驅(qū)體；
(2) 將步驟(1)所得銦錫氧化物前驅(qū)體以質(zhì)量體積比為0.02g/ml的濃 度分散在乙二醇中，得到銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液；
(3) 將步驟(2)所得銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液移到反應(yīng)釜里，在 24(TC條件下，反應(yīng)5h;反應(yīng)結(jié)束后，將所得沉淀物進(jìn)行離心、洗滌，200 °C 真空干燥4h，即得氧化銦錫單分散納米粉體產(chǎn)品，其中含有質(zhì)量百分比濃 度為8%的氧化錫。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述 實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、 修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種氧化銦錫單分散納米粉體的低溫溶劑熱制備方法，其特征在于包括以下操作步驟將銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液放入反應(yīng)釜中進(jìn)行低溫溶劑熱反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后離心，洗滌，干燥，得到氧化銦錫單分散納米粉體；所述低溫溶劑熱反應(yīng)是在180～300℃溫度條件下反應(yīng)0.5～20h；所述氧化銦錫單分散納米粉體含有質(zhì)量百分比濃度為0～20％的氧化錫。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種氧化銦錫單分散納米粉體的低溫溶劑熱制備方 法，其特征在于所述銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液是將銦錫氧化物前驅(qū)體以 質(zhì)量體積比《0.1g/ml的濃度分散在乙二醇中；所述銦錫氧化物前驅(qū)體是將金屬 銦+金屬錫或可溶性銦鹽+可溶性錫鹽釆用化學(xué)沉淀法、水熱法或微乳法制備 得到。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種氧化銦錫單分散納米粉體的低溫溶劑熱制備方 法，其特征在于所述銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液是按以下歩驟制備得到(1) 將金屬銦+金屬錫或可溶性銦鹽+可溶性錫鹽溶解于無機(jī)酸中，得到 銦和錫金屬離子濃度為0.14 1.4mol/L的混合溶液；(2) 將步驟(1)所得混合溶液加入乙二醇中，混合均勻；(3) 調(diào)節(jié)pH值至6.0 11.0，得到銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種氧化銦錫單分散納米粉體的低溫溶劑熱制備方 法，其特征在于步驟(1)所述無機(jī)酸是鹽酸、硝酸和硫酸中的一種或多種。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種氧化銦錫單分散納米粉體的低溫溶劑熱制備方 法，其特征在于步驟(2)所述混合溶液和乙二醇的體積比為0.1: 10 2: 10。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種氧化銦錫單分散納米粉體的低溫溶劑熱制備方法，其特征在于步驟(3)所述調(diào)節(jié)pH值是用氫氧化鈉、氫氧化鉀、尿素或氨水進(jìn)行調(diào)節(jié)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種氧化銦錫單分散納米粉體的低溫溶劑熱制備方 法，其特征在于所述干燥為烘干或真空干燥，干燥的溫度是40 20(TC ，干 燥的時(shí)間為1 48h。
8、 一種根據(jù)權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)所述方法制備的氧化銦錫單分散納米粉 體，其特征在于所述氧化銦或氧化銦錫單分散納米粉體的粒徑為10 200nm。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的氧化銦錫單分散納米粉體應(yīng)用于制備液晶顯示材 料、隔熱玻璃、太陽能電池、太陽能收集器或車輛窗口去霧防霜?jiǎng)?br> 全文摘要
本發(fā)明公開了一種氧化銦錫單分散納米粉體的低溫溶劑熱制備方法。該方法包括以下步驟將銦錫氫氧化物的乙二醇懸浮液放入反應(yīng)釜中進(jìn)行低溫溶劑熱反應(yīng)，反應(yīng)完成后將所得沉淀離心分離，洗滌，干燥，得到氧化銦或氧化銦錫單分散納米粉體；所述低溫溶劑熱反應(yīng)是在180～300℃溫度條件下反應(yīng)0.5～20h。本發(fā)明利用簡單的低溫溶劑熱合成法，一步反應(yīng)即可，工序簡單、易于操作；反應(yīng)所需的溫度低，不需煅燒，設(shè)備簡單、成本低、操作安全、污染?。恢苽涞难趸?、ITO粉體平均粒徑可小于100nm，粒徑分布范圍窄，分散性很好。
文檔編號(hào)B82B3/00GK101624173SQ20091004134
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月23日
發(fā)明者孟建新, 鄧小玲 申請(qǐng)人:暨南大學(xué)