[发明专利]一种铟锡氧化物纳米粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铟锡氧化物纳米粉体的制备方法。

背景技术

铟锡氧化物（indium tin oxide, ITO）是透明导电氧化物（transparent conductive oxide, TCO）的典型代表，是目前最有实际应用价值的透明导电材料，它具有导电性能好、可见光透过率高、对紫外线吸收率高、对红外线反射高、微波衰减强、硬度高、膜加工性能好及耐候性及稳定性好等优点，广泛应用于平面显示、电致变色灵巧窗、新型照明、太阳能电池、交通工具风挡、微波屏蔽和防护、军事隐身、气敏传感器和催化等工业和高新技术领域。光学性能和电学性能是ITO的两个重要指标，而其光学性能和电学性能（尤其是纳米尺度的ITO）很大程度上由制备方法主导。

当前，制备ITO纳米粉体的方法有固相法和液相法。固相法包括机械混合法、喷雾热分解法、熔体雾化-燃烧法，液相法有化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、离子交换法和溶剂热法。

对于固相合成法，它们都能直接获得ITO纳米粉体，但是具体的方法又有各自的特点：（1）机械混合法是将氧化铟和氧化锡按一定比例机械混合，经热处理后获得组成、粒度、纯度达到要求的ITO。（2）喷雾热分解法是将铟盐和锡盐溶液喷入高温气氛中，引起溶剂蒸发和金属盐的热分解，直接生成ITO纳米粉体的制备技术。（3）熔体雾化--燃烧法是将金属融化并进行雾化后在氧气氛下燃烧，直接获得纳米级ITO的方法。机械混合粉的不足是粒度分布宽、颗粒大、团聚严重、会引入杂质；喷雾热分解法和熔体雾化—燃烧法的缺陷是，反应需在高温下进行，对设备要求高、成本高、工艺复杂。

对于液相合成法，不同的方法也有各自的特点：（1）化学共沉淀法是在铟盐和锡盐的混合溶液中加入能提供氢氧根（OH^一）的沉淀剂（如碱、铵盐、氨水、尿素等），制备出铟锡氢氧化物，然后将铟锡氢氧化物进行高温热处理，获得ITO粉体。（2）溶胶--凝胶法是利用铟和锡的醇盐的水解--聚合反应，生成铟锡化合物，干燥后热处理，制备出超细ITO纳米粉体。(3) 溶剂热法是在特定的密闭容器里采用水溶液或其他溶液为介质，通过对反应容器加热，创造一个高温、高压环境，制备ITO纳米粉体的方法。对于化学共沉淀法和溶胶—凝胶法而言，其设备要求低、工艺简单，操作简便，粉体粒度均匀，分散性好，不足是产量低，且溶胶—凝胶法中的有机金属盐有毒。对于溶剂热法，它可直接制备各种氧化物粉体，无需二次热处理，粉体分散性好，几乎无团聚或者只有弱团聚，但是对设备要求高。

综上可知，固相法能够直接获得ITO粉体，但是要么容易引入杂质，要么合成条件苛刻。液相法中，化学共沉淀法反应条件温和，但都需要加入沉淀剂，并且还要对反应产物进行高温处理才能转化为ITO；溶剂热法能够直接获得ITO粉体，但反应条件要求高；溶胶—凝胶法反应过程复杂，需要在高温下对产物进行热处理，且其反应前驱物有毒。

目前公开的专利文献中，中国专利ZL200510010666.6（方案一）公开了一种纳米铟锡氧化物粉体的制备方法。该技术是在超声条件下往铟盐和锡盐的混合溶液中加入沉淀剂NH₄OH或者(NH₄)₂CO₃，制备出铟锡氢氧化物；然后通过离心分离或者冷冻干燥分离的方法，分离沉淀物并先后用氨水、去离子水超声分散、超声洗涤，然后用无水乙醇洗涤；最后在微波炉或者沸腾炉中干燥、煅烧，获得ITO粉体。缺点：(1) 产物为氢氧化铟锡，需要高温热处理才能转化为ITO；(2) 需要加入沉淀剂NH₄OH或者(NH₄)₂CO₃；(3) 反应后的溶液不能重复利用。

中国专利ZL200580023912.X（方案二）公开了一种制备铟锡氧化物（ITO）的方法。该技术通过将硫酸铟、硫酸铵和锡化合物的水性配剂冷冻来获得固体，通过对固体进行调理达到除去水的目的，然后将固体物煅烧，获得ITO粉体。缺点：(1) 产物需要高温热处理将铟锡氢氧化物转化为ITO；(2) 需要加入沉淀剂硫酸铵；(3) 反应后的溶液不能重复利用。