本发明涉及氧化铟锡复合粉体制备
技术领域：
，特别涉及一种以共沉淀法制备氧化铟锡复合粉体的方法。
背景技术：
：ITO粉末是制备ITO溅射镀膜靶材的原料，欲得到高品质、高密度的ITO溅射靶材，则需要组成均匀的超纯超细高烧结性的ITO粉末。一般来说，对ITO粉末具体要求是：颗粒尺寸小于100nm，比表面积大于15m2/g，并且颗粒形貌呈球状，粒径分布范围窄，硬团聚少。目前各国文献中所报道的ITO粉体的制备方法主要有目前制备ITO粉末方法有：均相共沉淀法，水溶液共沉淀法，电解法，溶胶-凝胶法，喷雾燃烧法，喷雾热分解法等。化学共沉淀法具有工艺简单易于实现工化生产、产物纯度高、组分均匀、分散性良好等优点，其基本步骤：按成分计量配制含可溶性金属盐溶液；用沉淀剂滴加入混合盐溶液中将金属盐均匀结晶、沉淀析出；后经加热脱水和高温煅烧固溶等处理制备细粉。但是现有的方法制得的颗粒分散性不很理想，粒径在100nm以上，用此氧化铟锡复合粉制备的靶材的密度一般不能达到99％以上，难以满足高性能薄膜镀膜的要求。技术实现要素：本发明提供一种氧化铟锡复合粉体的制备方法，解决现有的制备方法制得的氧化铟锡复合粉体分散性不理想、硬团聚多、烧结活性低的问题。为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种氧化铟锡复合粉体的制备方法，包括以下步骤：(1)混合盐溶液及沉淀体系的制备：根据重量比为In2O3：SnO2＝9:1，量取质量浓度为200～250g/L的InCl3溶液和质量浓度为200～250g/L的SnCl4溶液置于反应釜中，加入过量20％以上尿素，搅拌混合均匀；(2)加入分散剂：加入重量比为2：1：3的聚乙烯吡咯烷酮、β-丙氨酸和聚乙二醇，；(3)共沉淀反应：在整个沉淀过程，保持搅拌逐步升温至60～90℃，待反应液中In3+完全沉淀，经超声波处理1小时后，继续搅拌并陈化1～24小时，得到铟锡沉淀物；(4)洗涤：将步骤(3)得到铟锡沉淀物分别水和有机溶剂洗涤滤液中无Cl-离子；(5)干燥、研磨和过筛：将洗涤后的铟锡沉淀物抽真空干燥，经研磨、过筛制得ITO前驱体；(6)高温煅烧：将ITO前驱体20～30℃/h升温至400～700℃，保温30～50min，再以80～100℃/h升温至800～1100℃，保温3～5小时，即得氧化铟锡复合粉体。其中，优选地，所述步骤(1)中的分散剂是重量比为2:1:3的聚乙烯吡咯烷酮、β-丙氨酸和聚乙二醇,；其加入量为InCl3和SnCl4总量的2～5％。其中，优选地，所述步骤(2)中超声处理超声波的频率范围为40～60MHz。其中，优选地，所述步骤(4)中的有机溶剂是体积比为1：3：5的乙醇、乙酸乙酯和环己醇。本发明的有益效果：本发明混合盐溶液中加入复合分散剂，其中，聚乙烯吡咯烷酮属于非离子型水溶性高分子聚合物，可溶于水和多种有机溶剂，具有粘合、增稠、助悬、分散、助溶、络合、成膜等多种优良性能。PVP能够降低颗粒在共沉过程中的团聚性，由于它的低粘度效应，是一种有效的抗团聚剂。聚乙烯吡咯烷酮与β-丙氨酸、聚乙二醇相同协同作用，作为复合分散剂，可有效降低共沉淀反应的团聚性。采用本发明制备方法制成的氧化铟锡复合粉体硬团聚少、流动性好、易于压制成型。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例1中氧化铟锡复合粉体的典型微结构图。具体实施方式下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1本实施例提供一种氧化铟锡复合粉体的制备方法，包括以下步骤：(1)混合盐溶液及沉淀体系的制备：根据重量比为In2O3：SnO2＝9:1，量取质量浓度为220g/L的InCl3溶液和质量浓度为230g/L的SnCl4溶液置于反应釜中，再加入过量20％的尿素，搅拌混合均匀；(2)加入分散剂：加入重量比为2：1：3的聚乙烯吡咯烷酮、β-丙氨酸和聚乙二醇，；所述分散剂的加入量为InCl3和SnCl4总量的3.5％；(3)共沉淀反应：逐步升温至70℃，并保持恒温至反应液中In3+完全沉淀为止；超声波处理1小时，超声波的频率范围为50MHz，继续搅拌并陈化12小时，得到金属沉淀物；(4)洗涤：将步骤(3)得到金属沉淀物分别用水和有机溶剂洗涤至滤液中无Cl-离子存在；有机溶剂是体积比为1：3：5的乙醇、乙酸乙酯和环己醇。(5)干燥、研磨和过筛：将洗涤后的铟锡沉淀物抽真空干燥，经研磨、过筛制得ITO前驱体；(6)高温煅烧：将ITO前驱体25℃/h升温至500℃，保温40min，再以90℃/h升温至950℃，保温4小时，即得氧化铟锡复合粉体。本实施例制得的氧化铟锡复合粉体的电子扫描电镜观察显示粉体具有良好的分散性，极少有硬团聚，其典型微结构参见图1。实施例2本实施例提供一种氧化铟锡复合粉体的制备方法，包括以下步骤：(1)混合盐溶液及沉淀体系的制备：根据重量比为In2O3：SnO2＝9:1，量取质量浓度为200g/L的InCl3溶液和质量浓度为250g/L的SnCl4溶液置于反应釜中，再加入过量25％的尿素，搅拌混合均匀；(2)加入分散剂：加入重量比为2：1：3的聚乙烯吡咯烷酮、β-丙氨酸和聚乙二醇，；所述分散剂的加入量为InCl3和SnCl4总量的4％；(3)共沉淀反应：逐步升温至60℃，并保持恒温至反应液中In3+完全沉淀为止，超声波处理1小时，超声波的频率范围为60MHz；继续搅拌并陈化10小时，得到金属沉淀物；(4)洗涤：将步骤(3)得到金属沉淀物分别用水和有机溶剂洗涤至滤液中无Cl-离子存在；有机溶剂是体积比为1：3：5的乙醇、乙酸乙酯和环己醇。(5)干燥、研磨和过筛：将洗涤后的金属沉淀物抽真空干燥，经研磨、过筛制得ITO前驱体；(6)高温煅烧：将ITO前驱体30℃/h升温至400℃，保温50min，再以80℃/h升温至1080℃，保温5小时，即得氧化铟锡复合粉体。本实施例制得的氧化铟锡复合粉体的高分辨率电子扫描电镜观察显示粉体具有良好的分散性，极少有硬团聚。实施例3本实施例提供一种氧化铟锡复合粉体的制备方法，包括以下步骤：(1)混合盐溶液及沉淀体系的制备：根据重量比为In2O3：SnO2＝9:1，量取质量浓度为250g/L的InCl3溶液和质量浓度为200g/L的SnCl4溶液置于反应釜中，再加入过量28％的尿素，搅拌混合均匀；(2)加入分散剂：加入重量比为2：1：3的聚乙烯吡咯烷酮、β-丙氨酸和聚乙二醇，所述分散剂的加入量为InCl3和SnCl4总量的2％；(3)共沉淀反应：逐步升温至90℃，并保持恒温至反应液中In3+完全沉淀为止，超声波处理1小时，超声波的频率范围为60MHz；继续搅拌并陈化20小时，得到金属氢氧化物；(4)洗涤：将步骤(3)得到金属沉淀物物分别用水和有机溶剂洗涤至滤液中无Cl-离子存在；有机溶剂是体积比为1：3：5的乙醇、乙酸乙酯和环己醇。(5)干燥、研磨和过筛：将洗涤后的金属沉淀物抽真空干燥，经研磨、过筛制得ITO前驱体；(6)高温煅烧：将ITO前驱体20℃/h升温至600℃，保温30min，再以100℃/h升温至800℃，保温3小时，即得氧化铟锡复合粉体。本实施例制得的氧化铟锡复合粉体的电子扫描电镜观察显示粉体具有良好的分散性，极少有硬团聚。实施例4本实施例提供一种氧化铟锡复合粉体的制备方法，包括以下步骤：(1)混合盐溶液及沉淀体系的制备：根据重量比为In2O3：SnO2＝9:1，量取质量浓度为220g/L的InCl3溶液和质量浓度为230g/L的SnCl4溶液置于反应釜中，再加入过量30％的尿素，搅拌混合均匀；(2)加入分散剂：加入重量比为2：1：3的聚乙烯吡咯烷酮、β-丙氨酸和聚乙二醇，所述分散剂的加入量为InCl3和SnCl4总量的4％；(3)共沉淀反应：逐步升温至80℃，并保持恒温至反应液中In3+完全沉淀为止，超声波处理1小时，超声波的频率范围为50MHz；继续搅拌并陈化10小时，得到金属沉淀物；(4)洗涤：将步骤(3)得到金属沉淀物分别用水和有机溶剂洗涤至滤液中无Cl-离子存在；有机溶剂是体积比为1：3：5的乙醇、乙酸乙酯和环己醇。(5)干燥、研磨和过筛：将洗涤后的金属沉淀物抽真空干燥，经研磨、过筛制得ITO前驱体；(6)高温煅烧：将ITO前驱体25℃/h升温至650℃，保温40min，再以90℃/h升温至1050℃，保温4小时，即得氧化铟锡复合粉体。本实施例制得的氧化铟锡复合粉体的透射电镜照片显示粉体具有良好的分散性，极少有硬团聚。实施例5本实施例提供一种氧化铟锡复合粉体的制备方法，包括以下步骤：(1)混合盐溶液及沉淀体系的制备：根据重量比为In2O3：SnO2＝9:1，量取质量浓度为240g/L的InCl3溶液和质量浓度为230g/L的SnCl4溶液置于反应釜中，再加入过量20％以上的尿素，搅拌混合均匀；(2)加入分散剂：加入重量比为2：1：3的聚乙烯吡咯烷酮、β-丙氨酸和聚乙二醇，所述分散剂的加入量为InCl3和SnCl4总量的3％；(3)共沉淀反应：升温，升温至68℃，并保持恒温至反应液中In3+完全沉淀为止，超声波处理1小时，超声波的频率范围为55MHz；继续搅拌并陈化12小时，得到金属沉淀物；(4)洗涤：将步骤(3)得到金属沉淀物分别用水和有机溶剂洗涤滤液中无Cl-离子存在；有机溶剂是体积比为1：3：5的乙醇、乙酸乙酯和环己醇。(5)干燥、研磨和过筛：将洗涤后的金属氢氧化物抽真空干燥，经研磨、过筛制得ITO前驱体；(6)高温煅烧：将ITO前驱体25℃/h升温至700℃，保温45min，再以95℃/h升温至1100℃，保温4小时，即得氧化铟锡复合粉体。本实施例制得的氧化铟锡复合粉体的透射电镜照片显示粉体具有良好的分散性，极少有团聚。为了表征粉体的流动性、孔隙率等，通常采用休止角、平板角、松装密度和振实密度来进行表征。休止角也称安息角，是指粉体堆积层的自由表面在静平衡状态下，与水平面形成的最大角度叫休止角。它是通过特定方式使粉体自然下落到特定平台上形成的。休止角对粉体的流动性影响最大，休止角越小，粉体的流动性越好。平板角是指将埋在粉体中的平板向上垂直提起，粉体在平板上的自由平面(斜面)和平板之间的夹角与受到震动后的夹角的平均值称为平板角。平板角越小，粉体的流动性越强。振实密度是指粉体装填在特定容器后，对容器进行振动，从而破坏粉体中的空隙，使粉体出于紧密填充状态后的密度。通过测量振实密度可以知道粉体的流动性和孔隙率等数据。松装密度是指粉体在特定容器中处于自然充满状态后的密度。用粉体综合特性测试仪测试上述实施例所得的氧化铟锡复合粉体的休止角、平板角、松装密度和振实密度(具体数值见附表)休止角(°)平板角(°)松装密度(g/cm3)振实密度(g/cm3)实施例129.8836.561.521.90实施例232.3342.111.631.85实施例326.7765.781.491.92实施例431.4640.111.551.86实施例529.6739.661.621.91上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3