专利名称：一种锑掺杂二氧化锡纳米粉体的制备方法
技术领域：
本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种锑掺杂二氧化锡纳米粉体的制备方法 背景技术本发明是开发一种锑掺杂二氧化锡纳米粉体的制备的方法。该方法以锡粒和三氧化二锑 为基础原料，以酒石酸为配合剂，以氨水为沉淀剂，采用共沉淀方法制备前驱体，采用共沸 蒸馏的方法对前驱体进行处理制备锑掺杂二氧化锡纳米粉体。该方法简单、工艺流程短、实 现了均匀掺杂，制备的粉体团聚少、粒径小且分布均匀，具有优良的光学和电学特性。锑掺杂二氧化锡(antimony doped tin oxide,简称ATO)纳米粉体集中了 ATO材料和纳米粉 体的优点，是近年来迅速发展的一种新型功能材料。作为透明导电氧化物的一种，ATO粉体 可以制成透明薄膜，是一种重要的透明导电膜材料，由于同时具有良好的导电性和光透过性， 其在光电显示器件、光学记忆、建筑玻璃、液晶显示、透明电极材料以及太阳能利用、催化 等领域得到了广泛的应用，是一种具有发展潜力的新型材料；同时由于ATO粉体具有良好的 耐候性、高比表面、高分散性以及抗辐射、红外吸收等特性，可以制成涂料和浆料，在抗静 电塑料、纺织、涂料以及显示器用抗辐射静电涂层材料等方面应用广泛。目前，ATO纳米粉体的制备方法主要是液相共沉淀法，常规的制备方法是以SnCLr5H20 和SbCl3为原料，以NaOH为沉淀剂，制备ATO纳米粉体。共沉淀法具有制备工艺简单、成 本低、条件易于控制、合成周期短等优点，但是在制备ATO纳米粉体时有如下缺点(1) 由于Sn"和Sb"的溶度积差距较大，使其水解不同步，经共沉淀反应制得的ATO前 驱体实际上是Sn(OH)4和Sb405Cl2两种沉淀的不均匀混合物，最终制得的ATO纳米粉体未能 实现真正意义上的均匀掺杂； '(2) Sn"和Sb"都极易水解，为保证锡和锑均以离子形式存在，在配制混合溶液时必须加 入大量的酸，在进行沉淀反应时必须加入大量的碱，不仅引入了大量的杂质离子，使后续洗 涤困难，还导致了生产成本的提高；(3) 采用常规方法制备ATO纳米粉体过程中由于Na+、 C厂的存在会导致粉体产生团聚，影响粉体的性能；(4) 由于是采用湿化学法，前驱体表面有大量的吸附水分子和自由羟基，在后续处理过 程中易引起粉体产生团聚。发明内容本发明的目的在于克服上述不足问题，提供一种方法简单、工艺流程短、可以实现均匀 掺杂，制备的粉体团聚少、粒径小且分布均匀的锑掺杂二氧化锡纳米粉体的制备的方法。本发明的技术方案与技术特征为(1) 首先以锡粒和三氧化二锑粉为基础原料，按质量比为锑配合剂:三氧化二锑:锡粒 =1.03~1.44:1:8~15的比例加入到5mol/L的硝酸中充分搅拌形成淡青色透明溶液，其特征在于 锑配合剂为酒石酸、柠檬酸或它们的组合；(2) 按质量比为分散剂:三氧化二锑:去离子水=2~7:1:350~400的比例将分散剂加入到去 离子水中配制底液，其特征在于分散剂为聚乙二醇、无水乙醇或它们的组合；(3) 将配制的淡青色透明溶液与5mol/L的氨水以并流的方式滴加到底液中进行共沉淀反 应，反应条件为反应温度为50 60°C，滴定终点pP^2 3;(4) 按质量比为三氧化二锑:去离子水=1:350 550的比例先用去离子水对前驱体胶体水 洗2 5次，再按质量比为三氧化二锑:有机溶剂洗涤剂=1:218~220的比例用表面处理剂对水 洗后的胶体沉淀进行洗涤2 5次，其特征在于有机溶剂洗涤剂为无水乙醇、异丙醇或它们的 组合； '(5) 按质量比为三氧化二锑:共沸蒸馏处理剂=1:330-360的比例用共沸蒸馏处理剂对前 驱体胶体进行共沸蒸馏处理，经过在6(TC干燥，其特征在于表面处理剂为正丁醇、甲苯、二 甲苯或它们的组合；(6) 最后在600~700°C的空气中煅烧2~3h制得ATO纳米粉体。
具体实施方式
实施例1(l)取2.96g锡粒、0.36g三氧化二锑粉和0.38g酒石酸加入到320ml的5mol/L的硝酸中 溶解，配制淡青色透明溶液；(2)量取100ml去离子水到1L的烧杯中，加入聚乙二醇2.7g， 搅拌均匀，在6(TC下水浴加热；(3)将(l)配制的淡青色透明溶液与5mol/L的氨水以并流的方 式滴加到(3)所示的底液中控制一定的滴定速度30min滴定完后继续搅拌30min后陈化2h，反 应条件为反应温度为60'C，滴定终点pt^3; (4)将胶体沉淀进行离心分离后加入100g去离 子水进行水洗离心分离，如此进行三次，再加入无水乙醇79g进行醇洗后离心分离，如此进 行三次；(5)将经过(4)洗涤后的前驱体加入121g正丁醇进行共沸蒸馏；(6)(l)取5.4g锡粒、0.36g三氧化二锑粉和0.52g柠檬酸加入到320ml的5mol/L的硝酸中溶 解，配制淡青色透明溶液；(2)量取100ml去离子水到1L的烧杯中，加入无水乙醇0.76g，搅 拌均匀，在55。C下水浴加热；(3)将(1)配制的淡青色透明溶液与5mol/L的氨水以并流的方式 滴加到(3)所示的底液中控制一定的滴定速度30min滴定完后继续搅拌30min后陈化2h，反应 条件为反应温度为55。C，滴定终点pf^2.5; (4)将胶体沉淀进行离心分离后加入100g去离 子水进行水洗离心分离，如此进行五次，再加入异丙醇78g进行醇洗后离心分离，如此进行 五次；(5)将经过(4)洗涤后的前驱体加入127g正丁醇和二甲苯进行共沸蒸馏；(6)在60'C下对 前驱体进行干燥处理；(7)将经过(6)处理后得到的前驱体研磨后置于马弗炉中650'C煅烧3h 得到ATO纳米粉体。
权利要求
1、一种锑掺杂二氧化锡纳米粉体的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)以锡粒和三氧化二锑粉为基础原料，按质量比为锑配合剂∶三氧化二锑∶锡粒＝1.03～1.44∶1∶8～15的比例加入到5mol/L的硝酸中充分搅拌形成淡青色透明溶液；(2)按质量比为分散剂∶三氧化二锑∶去离子水＝2～7∶1∶350～400的比例将分散剂加入到去离子水中配制底液；(3)将配制的淡青色透明溶液与5mol/L的氨水以并流的方式滴加到底液中进行共沉淀反应，反应条件为反应温度为50～60℃，滴定终点pH＝2～3；(4)按质量比为三氧化二锑∶去离子水＝1∶350～550的比例先用去离子水对前驱体胶体水洗2～5次，再按质量比为三氧化二锑∶有机溶剂洗涤剂＝1∶218～220的比例用表面处理剂对水洗后的胶体沉淀进行洗涤2～5次；(5)按质量比为三氧化二锑∶共沸蒸馏处理剂＝1∶330～360的比例用共沸蒸馏处理剂对前驱体胶体进行共沸蒸馏处理，经过在60℃干燥，在600～700℃的空气中煅烧2～3小时制得ATO纳米粉体。
2、 如权利要求1所述的锑掺杂二氧化锡纳米粉体的制备方法，其特征在于第(l)步所述的锑配合剂为酒石酸、柠檬酸或它们的组合。
3、 如权利要求1所述的锑掺杂二氧化锡纳米粉体的制备方法，其特征在于第(2)步所述的分散剂为聚乙二醇、无水乙醇或它们的组合。
4、 如权利要求1所述的锑掺杂二氧化锡纳米粉体的制备方法，其特征在于第(4)步所述的脱水处理剂为无水乙醇、异丙醇或它们的组合。
5、 如权利要求1所述的锑掺杂二氧化锡纳米粉体的制备方法，其特征在于第(5)步所述的共沸蒸馏处理剂为正丁醇、甲苯、二甲苯或它们的组合。
全文摘要
本发明涉及一种锑掺杂二氧化锡纳米粉体的制备方法，属纳米材料领域。该纳米材料是将一定配比的锡粒、三氧化二锑粉和锑配合剂溶于一定浓度的硝酸中，形成淡青色透明溶液，与一定浓度的氨水以并流的方式滴加到掺有分散剂的底液中进行共沉淀反应，经过洗涤、共沸蒸馏、干燥、煅烧制备ATO纳米粉体。本发明的特点是以锡粒和三氧化二锑粉为基础原料，在制备过程中加入锑配合剂，并结合共沸蒸馏的方法对前驱体进行处理，制备ATO纳米粉体。本发明容易精确计量，有效的抑制了锑的提前水解，实现了ATO纳米粉体的均匀掺杂，有效的除去了前驱体中的水分和表面的自由羟基，减少了粉体的团聚，制备工艺简单，周期短，扩大了ATO纳米粉体的应用范围。
文档编号B82B3/00GK101597022SQ20091016470
公开日2009年12月9日 申请日期2009年7月15日 优先权日2009年7月15日
发明者任韩娟, 榜 张, 郑占申, 闫培起 申请人:河北理工大学