专利名称：氧化铟锡超细粉体的低温制备方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化铟锡(下文称为ITO)粉末的制备方法，尤其是涉及一种氧化铟锡超细粉体的低温制备方法。
背景技术：
ITO膜制备工艺是液晶等显示器的关键技术，高科技含量重，因此国外投入大量人力物力进行研究。制备ITO膜的方法很多，但要制备大面积且高性能的ITO膜，目前公认最好的方法是采用磁控溅射方法。而所需的磁控ITO靶有铟锡In-Sn合金靶和ITO陶瓷靶两种。制备铟锡合金靶较容易，但磁控溅射ITO膜在工艺上有一定难度，工艺参数对ITO膜性能太敏感，尤其是氧成分难以控制。与此相反，制备ITO陶瓷靶相对比较复杂，但磁控溅射ITO膜较容易，工艺参数与膜性能依赖性不强，因为靶本身就是铟锡氧化物，氧含量控制较容易。考虑到规模生产，一般都采用ITO陶瓷靶。为此，首先要制备出ITO粉末，再经高压压制并烧结成ITO靶。提高ITO靶密度取决于ITO粉末和制靶工艺。目前通常采用的方法是制备纳米级的ITO粉体，以提高烧结驱动力，实现ITO靶的致密化目前，制备ITO纳米粉末材料的方法有很多种，如溶胶-凝胶法、共沉淀法、乳液技术、水热法等。其中溶胶-凝胶法以其温和的反应条件，准确控制化学计量比，及其对材料制备的初级阶段在相当小的范围内进行控制等优点，从而成为合成有机-无机纳米复合材料制备的有效方法之一。通常溶胶凝胶法以金属醇盐为起始原料，利用醇盐的水解缩聚反应形成凝胶网络结构。但由于铟锡的金属醇盐价格昂贵，不易获得。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有高比表面积，粒径分布窄，粒度为10-20nm的氧化铟锡超细粉体的低温制备方法。
本发明通过如下方式实现一种氧化铟锡超细粉体的低温制备方法，其特征在于该制备方法包括如下步骤
a、配制In、Sn混合溶液将铟锭溶于浓HCl中，配置0.1-2M的InCl3溶液，按重量配比In∶Sn＝1∶1-9∶1配制In，Sn混合溶液，并搅拌之；b、混合溶胶的形成在上述混合溶液中加入聚乙二醇，然后将溶液混合置于烧杯中搅拌0.5-1h，在50-80℃恒温水浴下滴加碱性溶液，随碱性溶液的加入，调整PH值为3-5，此时溶液颜色由无色变为淡青色，溶液的黏度明显增大，最终形成稳定的溶胶并搅拌均匀；c、溶胶老化将上述溶胶继续搅拌0.5-1h后置于50-80℃水浴下，静止1.5-3h使溶胶充分老化；d、纯化溶胶采用渗析法来纯化溶胶，用0.3-0.8M的AgNO3溶液检验无Cl-为止；e、真空干燥将纯化的溶胶真空干燥12-24h得到干凝胶；f、煅烧所得的In、Sn氢氧化物水合凝胶在500-800℃煅烧得到纳米ITO粉体。
加入所述聚乙二醇的量为混合溶液体积百分含量的2％-10％；所述碱性溶液为浓度为0.5-1M的氢氧化钠、浓度为0.5-1M的氢氧化钾或浓度为25％-28％浓氨水溶液；所述真空干燥温度为60-100℃。
所述聚乙二醇的平均分子量为6000-20000。
本发明有如下效果1)原料成本低本发明用无机物来替代现有生产工艺过程中的醇盐，制备过程中原料容易获得，方法简便，拓宽了水解条件，PH值可以控制在3～5便于掺杂，使得操作容易控制。
2)铟锡配比与最终产物配比一致本发明采用水溶液体系溶胶凝胶，在水溶胶体系中制备了铟锡复合氧化物，并加入了有机分散剂聚乙二醇(下文称为PEG)控制溶胶-凝胶过程，得到了稳定的各种配比的铟锡混合溶胶，PEG为分散剂，形成各种铟锡配比的稳定溶胶体系，保证了铟锡配比与最终产物配比的一致性。
3)工艺独特本发明通过引入有机分散剂，采用溶胶-凝胶法制备了分散性好的纳米氧化铟锡粉末，渗析法可以有效的过滤出溶胶中的Cl-离子，通过控制锻烧温度在500℃，可以得到单相的立方In2O3，所得ITO粉末的形貌呈球形，粒径在15±5nm，粒径分布窄，适合作为制备ITO靶材的起始原料。通过渗析法能将氯离子除去，防止了烧结过程中氯离子加速粉末团聚，并形成InOCl杂质，合理设计烧结工艺，得到窄粒径分布，高比表面积，少团聚的ITO粉体。
4)ITO粒径在15±5nm，粒径分布窄本发明通过溶胶渗析、凝胶转化，在500℃-800℃低温热处理得到分散度高，粒径小，离比表面积的球状ITO纳米粉体，本发明制备的ITO粉末的形貌呈球形，粒径可以达到15±5nm。
具体实施例方式
实施例一一种氧化铟锡超细粉体的低温制备方法，将铟锭溶于浓度为25-36％的浓HCl中，配置0.1M的InCl3溶液，按重量配比为In∶Sn＝1∶9配制In、Sn混合溶液，并搅拌之，在上述混合溶液中加入混合溶液体积百分含量的2％聚乙二醇，聚乙二醇的平均分子量为6000，然后将溶液混合置于烧杯中搅拌1h，在50-80℃恒温水浴下滴加浓度为25％-28％的浓氨水溶液，随浓氨水溶液的加入，调整PH值为3-5，此时溶液颜色由无色变为淡青色，溶液的黏度明显增大，最终形成稳定的溶胶并搅拌均匀；将上述溶胶继续搅拌0.5h后置于50-80℃水浴下，静止2h使溶胶充分老化；采用渗析法来纯化溶胶，用0.5M的AgNO3溶液检验无Cl-为止；将纯化的溶胶在60℃真空干燥12-24h得到干凝胶，所得的In、Sn氢氧化物水合凝胶在500℃煅烧得到纳米ITO粉体。
实施例二一种氧化铟锡超细粉体的低温制备方法，将铟锭溶于浓度为25-36％浓HCl中，配置0.1M的InCl3溶液，按重量配比为In∶Sn＝3∶1配制In，Sn混合溶液，并搅拌之，在上述混合溶液中加入混合溶液体积百分含量的8％聚乙二醇，聚乙二醇的平均分子量为8000，然后将溶液混合置于烧杯中搅拌0.5h，在50-80℃恒温水浴下滴加浓度为0.5-1M氢氧化钠溶液，随氢氧化钠溶液的加入，调整PH为3-5，此时溶液颜色由无色变为淡青色，溶液的黏度明显增大，最终形成稳定的溶胶并搅拌均匀；将上述溶胶继续搅拌1h后置于50-80℃水浴下，静止1.5h使溶胶充分老化；采用渗析法来纯化溶胶，用0.5MAgNO3溶液检验无Cl-为止；将纯化的溶胶在70℃真空干燥12-24h得到干凝胶，所得的In、Sn氢氧化物水合凝胶在700℃煅烧得到纳米ITO粉体。
实施例三一种氧化铟锡超细粉体的低温制备方法，将铟锭溶于浓度为25-36％的浓HCl中，配置0.1M的InCl3溶液，按重量配比为In∶Sn＝9∶1配制In，Sn混合溶液，并搅拌之，在上述混合溶液中加入混合溶液体积百分含量的10％聚乙二醇，聚乙二醇的平均分子量为20000，然后将溶液混合置于烧杯中搅拌1h，在50-80℃恒温水浴下滴加0.5-1M的氢氧化钾溶液，随氢氧化钾溶液的加入，调整PH值3-5，此时溶液颜色由无色变为淡青色，溶液的黏度明显增大，最终形成稳定的溶胶并搅拌均匀；将上述溶胶继续搅拌0.8h后置于50-80℃水浴下，静止3h使溶胶充分老化；采用渗析法来纯化溶胶，用0.5MAgNO3溶液检验无Cl-为止；将纯化的溶胶在80℃真空干燥12-24h得到干凝胶，所得的In、Sn氢氧化物水合凝胶在800℃煅烧得到纳米ITO粉体。
权利要求
1.一种氧化铟锡超细粉体的低温制备方法，其特征在于该制备方法包括如下步骤a、配制In、Sn混合溶液将铟锭溶于浓HCl中，配置0.1-2M的InCl3溶液，按重量配比In∶Sn＝1∶1-9∶1配制In，Sn混合溶液，并搅拌之；b、混合溶胶的形成在上述混合溶液中加入聚乙二醇，然后将溶液混合置于烧杯中搅拌0.5-1h，在50-80℃恒温水浴下滴加碱性溶液，随碱性溶液的加入，调整PH值为3-5，此时溶液颜色由无色变为淡青色，溶液的黏度明显增大，最终形成稳定的溶胶并搅拌均匀；c、溶胶老化将上述溶胶继续搅拌0.5-1h后置于50-80℃水浴下，静止1.5-3h使溶胶充分老化；d、纯化溶胶采用渗析法来纯化溶胶，用0.3-0.8M的AgNO3溶液检验无Cl-为止；e、真空干燥将纯化的溶胶真空干燥12-24h得到干凝胶；f、煅烧所得的In、Sn氢氧化物水合凝胶在500-800℃煅烧得到纳米ITO粉体。
2.如权利要求1所述的氧化铟锡超细粉体的低温制备方法，其特征在于加入所述聚乙二醇的量为混合溶液体积百分含量的2％-10％。
3.如权利要求1所述的氧化铟锡超细粉体的低温制备方法，其特征在于所述碱性溶液为浓度为0.5-1M的氢氧化钠、浓度为0.5-1M的氢氧化钾或浓度为25％-28％浓氨水溶液。
4.如权利要求1所述的氧化铟锡超细粉体的低温制备方法，其特征在于所述真空干燥温度为60-100℃。
5.如权利要求1所述的氧化铟锡超细粉体的低温制备方法，其特征在于所述聚乙二醇的平均分子量为6000-20000。
全文摘要
本发明涉及一种氧化铟锡(下文称为ITO)粉末的制备方法，尤其是涉及一种氧化铟锡超细粉体的低温制备方法，其特征在于该制备方法包括如下步骤配制In、Sn混合溶液、混合溶胶的形成、溶胶老化、纯化溶胶、真空干燥、煅烧；采用本发明提供的方法可以得到一种具有高比表面积，粒径分布窄，粒度为10－20nm的氧化铟锡超细粉体。
文档编号C01G15/00GK101041459SQ20071008807
公开日2007年9月26日 申请日期2007年3月12日 优先权日2007年3月12日
发明者胡奇林, 宋伟明, 罗民, 倪刚 申请人:宁夏大学