[发明专利]一种制备铜铟氧化物纳米粉体的方法

说明书

一、技术领域：粉末冶金技术领域。

二、背景技术

铜铟氧化物(Copper Indium Oxide，CuInO₂简称CIO)是一种p型透明导电氧化物材料，因具有大的载流子浓度和光学禁带宽度，而表现出优良的光电特性，是现代光电子产业的基础材料，而且是一种重要的太阳能电池材料。

目前，国内外制备纳米粉体的方法很多，主要有均相共沉淀法、水溶液共沉淀法、电解法，溶胶-凝胶法、喷雾热分解法和机械研磨法等。在这些方法中，液相法是工业上制备超细粉应用最广泛的，其基本方法是选择一种或多种可溶性金属盐，按成分计量配成溶液，使各元素呈离子或分子态，再用一种沉淀剂，将所需物质均匀沉淀、结晶出来，经脱水或者加热等过程而制得超细粉。而水溶液化学共沉淀法是引人注目的一种方法，该方法采用从外部加沉淀剂，其工艺简单、周期短，操作方便，对设备的要求不高，投资少，生产成本低，较适合于大规模生产而被广泛采用，但这种方法在具体的制备过程中存在着突出的团聚现象，即纳米粒子重新团聚成较大的粒子。

对于p型透明导电材料铜铟氧化物(CuInO₂)纳米粉体的制备，目前公知的主要制备方法有阳离子交互反应法、固相反应法和溶胶-凝胶法。M.Shimode等(Journal ofsolid State Chemistry，2000，151：16-20.)和Makoto Sasaki等(Journal of Physics andChemistry of Solids，2003，64：1675-1679.)分别采用阳离子交互反应法在350℃煅烧144h制得CuInO₂(CIO)，该方法制备CIO粉体分三步完成：第一步In(OH)₃的制备；第二步LiInO₂粉体制备；第三步完成CuInO₂(CIO)粉体的制备。杨华明等(2005年中国发明专利，CN03118327)用固相法制得粒径为32.48nm氧化铜-氧化铟复合纳米晶。这些方法存在加热温度高，保温时间长，工艺过程放大难，能耗高，需添加有机试剂等实际问题。

三、发明内容

1、本发明的目的在于提供一种制备铜铟氧化物纳米粉体的方法。以9.99％-99.999％的金属铟、盐酸(HCl)、氯化亚铜(CuCl)或氯化铜(CuCl₂·2H₂O)、氯化钠(NaCl)为原料，以氨水或氢氧化钠(NaOH)溶液为沉淀剂，以无水乙醇(CH₃CH₂OH)溶液为稳定剂和脱水剂，在30-55℃的温度下进行超声化学共沉淀反应，保温陈化，离心分离，再经洗涤、微波干燥和煅烧，制备铜铟氧化物纳米粉体。所制得的铜铟氧化物纳米粉体粒径为20-40nm，比表面积为40-50m²/g，粉体颗粒呈球状，产品纯度高，分布均匀，分散性及光电性能好。

2、本发明按以下步骤完成。

1)取99.99％-99.999％的金属铟加入重量百分浓度为36％的盐酸(HCl)，升温至30-55℃，持续搅拌至金属铟完全溶解，制得InCl₃水溶液；

2)将所得的InCl₃水溶液稀释成含In³⁺80-150g/L的稀溶液与浓度为100-180g/L的氯化铜(CuCl₂)溶液混合并添加浓度为150-200g/L的氯化钠(NaCl)溶液(InCl₃、CuCl₂和NaCl按化学反应计量配比)，三者搅拌混均3-5min后置于超声恒温水浴中搅拌，控制温度40-60℃，同时滴加浓度为160-250g/L的NaOH溶液至pH值为10-11.5，再陈化30min，然后以4000r/min速度离心分离并反复洗涤沉淀，直到用AgNO₃检验洗涤液中无Cl^-为止，得到NaCl溶液及沉淀，最后再用无水乙醇洗涤沉淀1-2次。该沉淀即为铜铟氢氧化物前驱体；

3)将铜铟氢氧化物前驱体放入微波炉中干燥，控制温度为80-100℃，时间3-5min，取出细磨至50nm以下，再置于微波炉中在氩气保护条件下煅烧，控制温度为700-1000℃，时间5-15min。制得铜铟氧化物纳米粉体。

3、与公知技术相比本发明具有的优点及积极效果：