[发明专利]一种高导电和导热片状镓铟掺杂AZO的制备方法、片状镓铟掺杂AZO及复合材料

权利要求书

1.一种高导电和导热片状镓铟掺杂AZO的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)以氧化石墨烯为合成模板，将其分散于去离子水中，经高能量和高剪切分散得到分散均匀的氧化石墨烯浆料；

b)将可溶性的二水醋酸锌、九水硝酸铝、硝酸镓、硝酸铟、草酸和PVA塑料溶于去离子水中得其盐、酸溶液和高分子溶液，将硅烷偶联剂、去离子水、醋酸和乙醇搅拌混合成为硅烷偶联剂反应液；

c)将硝酸铝、硝酸镓和硝酸铟水溶液加入可加热反应釜内，加草酸溶液，升温至50～70℃，反应12～24小时形成粘稠溶液；

d)持续搅拌所述反应釜内的液体，再在所述反应釜内加入乙二醇和PVA溶液，同样的温度下再反应5～10小时；

e)持续搅拌所述反应釜内的液体，升温至90～110℃，脱水，得到高粘稠状的铝镓铟溶胶；

f)将所述氧化石墨烯浆料泵入耐酸碱反应釜内，或在反应釜内直接添加去离子水和氧化石墨烯粉体，搅拌均匀后采用底部的高速乳化机分散氧化石墨烯得到均匀的氧化石墨烯浆料，然后加入醋酸锌溶液，搅拌均匀，加入所述铝镓铟溶胶，搅拌均匀，得复合浆料，所述复合浆料的粘度在0.1～2Pa·s；

g)采用喷雾对所述复合浆料进行干燥，得铝镓铟溶胶和醋酸锌复合包覆氧化石墨烯粉；

h)采用连续隧道式烧结炉烧制步骤g)制备的复合包覆氧化石墨烯粉得镓铟掺杂AZO粉，隧道炉入口端的温度为200～300℃，中段温度为400～500℃，出口高温端的温度为500～600℃；

i)将烧结后的片状镓铟掺杂AZO粉体采用可加热的立式搅拌磨研磨粉碎，将所述硅烷偶联剂反应液喷入搅拌磨，再继续搅拌球磨，至所述硅烷偶联剂反应液均匀包覆在粉体表面，持续搅拌并升温，干燥温度为80～120℃，得产品硅烷偶联剂改性片状镓铟掺杂AZO粉体。

2.如权利要求1所述的高导电和导热片状镓铟掺杂AZO的制备方法，其特征在于，制备步骤a)～i)可以采用连续产线以提高生产效率，其产线中包括带有双分散和搅拌的夹套不锈钢反应釜、喷雾干燥塔、连续烧结炉、立式搅拌磨、反应液配制罐、浆料输送泵、传输带等组成。

3.如权利要求1所述的高导电和导热片状镓铟掺杂AZO的制备方法，其特征在于，步骤a)中，所述氧化石墨烯的比表面积为500～1500m²/g，粒径为0.5～50微米，氧含量为20～40％，所述氧化石墨烯浆料的重量百分比浓度为1～10％，粘度为2～20Pa·s。

4.如权利要求1所述的高导电和导热片状镓铟掺杂AZO的制备方法，其特征在于，步骤b)中，所述九水硝酸铝的浓度为0.01～0.5mol/l，所述硝酸镓的浓度为0.01～0.2mol/l，所述硝酸铟的浓度为0.01～0.2mol/l，所述二水醋酸锌的浓度为0.2～2mol/l，所述草酸的浓度为1～2mol/l，所述PVA的浓度为5～15％，所述硅烷偶联剂的重量配比为乙醇：硅烷：去离子水：醋酸是100：3～15：5～30：1～3，

步骤e)中，所述铝镓铟溶胶各成分的摩尔比为铝：草酸：乙二醇是1：2～3.5：1.5～2.5，乙二醇：PVA的重量比为100：10～50，锌：铝：镓：铟的摩尔比为1：0.03～0.07：0.001～0.02：0.001～0.02；

根据高分子材料选择相应的硅烷，环氧体系采用环氧端基或胺基端基硅烷，有机硅树脂选用乙烯基硅烷，聚胺脂选用胺基硅烷，非极性塑料选用烷基硅烷；采用耐酸碱和乙醇的反应罐配制各盐液、碱液和硅烷偶联剂反应液。

5.如权利要求1所述的高导电和导热片状镓铟掺杂AZO的制备方法，其特征在于，步骤f)中，所述耐酸碱反应釜采用带有双分散和搅拌的夹套不锈钢反应釜，底部有醋酸锌溶液和铝溶胶进口，顶部有固体的氧化石墨烯粉进料口；将顶部驱动的搅拌桨采用带刮板的门框式，以搅拌高粘度浆料，底部驱动的高速乳化头能够实现高于10m/s的剪切速度，以对氧化石墨烯团聚分散；带温度和pH传感器，带温控，温度控制范围为20～95℃，各组分的重量比为氧化锌：氧化铝/氧化镓/氧化铟：石墨烯是100：1～8：3～10。