[發明專利]一種摻雜二氧化錫導電納米粉體的制備方法

有效

• 申請號: 201410431543.9
• 申請日: 2014-08-28
• 公開（公告）號: CN104150528A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 周才龍;李玉峰
• 申請（專利權）人: 攀枝花學院
• 主分類號: C01G19/02
• 分類號: C01G19/02;B82Y30/00
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 梁鑫

技術領域

本發明屬于納米材料領域，尤其涉及一種摻雜二氧化錫導電納米粉體的制備方法。

背景技術

二氧化錫(SnO₂)是一種n型半導體材料，具有良好的化學穩定性、光學各向異性等優點，被廣泛應用于氣敏材料、光電材料、鋰離子電池材料等領域。未摻雜的二氧化錫導電率低，當摻入氟、銻、銦等元素后其導電性大幅提升。

水熱法是制備摻雜二氧化錫納米粉體的常用方法之一。專利CN102491408B公開了一種銻摻雜二氧化錫納米漿料的制備方法，主要由錫的硝酸鹽、乙醇、銻的硝酸鹽等為原料，通過水熱過程制備了銻摻雜二氧化錫納米漿料。專利CN101580270A公開了一種納米摻雜氧化錫溶膠的制備方法，同樣采用了水熱法。主要制備方法為：錫與氟的摩爾質量比為1︰0.1～0.8；將兩者分別溶于水中，在不斷攪拌下加入堿溶液，生成沉淀后靜置陳化，將沉淀除去雜質離子；然后在加入水，在低溫下加入雙氧水或草酸，回流2～4h；再摻雜，于120～160℃水熱20～30h；洗滌即可。該專利制備二氧化錫納米材料主要采用了SnCl₄、SnCl₂等原料，這會引入了難以除去的氯離子雜質，氯離子的存在對摻雜二氧化錫納米材料有著不利的影響，如氟摻雜二氧化錫(FTO)中，氯離子能摻雜進入二氧化錫晶格以替代氧，從而降低了氟元素的有效摻雜量，導致FTO導電性下降。另外，水熱環境下氯離子會對釜體產生腐蝕，而高壓釜的腐蝕對生產的進一步進行比較危險。這些專利制備摻雜的二氧化錫操作復雜，腐蝕設備。所以，本領域急需尋找一種更為有效的摻雜二氧化錫導電納米粉體的制備方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種摻雜二氧化錫導電納米粉體的制備方法。該方法所用的原材料本身以及后處理過程中不會對環境造成污染，并且該工藝原料易得、流程極其簡單、高效、重現性好，有利于產業化。

一種摻雜二氧化錫導電納米粉體的制備方法。該方法包括以下步驟：

取草酸亞錫，在冰水浴條件下加入雙氧水，體系反應形成透明溶液后加入水，再加入含氟或銻摻雜劑，混勻，水熱處理后，洗滌、干燥即可。

具體的，上述方法中，雙氧水與草酸亞錫摩爾比為1～6︰1。

具體的，上述方法中，所述雙氧水的質量濃度為10～35％。

具體的，上述方法中，所述反應時間為3～10min。

具體的，上述方法中，水與雙氧水體積比為1～5︰1。

優選的，上述方法中，所述含氟摻雜劑為氟化銨、氟化鈉、氟化鉀或氟化氫中的至少一種。

優選的，上述方法中，所述含銻摻雜劑為酒石酸銻鉀、乙酸銻或草酸銻鉀中的至少一種。

具體的，上述方法中，所述含氟或銻摻雜劑摩爾量為草酸亞錫摩爾量的0.5％～20％。

優選的，上述方法中，所述水熱處理溫度為140～200℃，時間為18～72h。

本發明方法所用的原材料本身以及后處理過程中不會對環境造成污染，并且該工藝原料易得、流程極其簡單、高效、重現性好，有利于產業化。

附圖說明

圖1是本發明實例1制備的氟摻雜二氧化錫導電納米粉體的透射電鏡(TEM)圖；

圖2是本發明實例1制備的氟摻雜二氧化錫導電納米粉體的X射線衍射(XRD)圖。

具體實施方式

下面通過實施例進一步詳細描述本發明，但這并非是對本發明的限制，本領域技術人員根據本發明的基本思想，可以做出各種修改或改進，只要不脫離本發明的基本思想，均在本發明的范圍之內。

草酸亞錫本身不溶于水，但只有在穩定的溶液或溶膠環境下才有利于摻雜劑的摻雜。草酸亞錫與雙氧水反應生成四價錫離子，能很好的溶于水中，因此形成了透明溶液，加入摻雜劑后，在水熱條件下，摻雜劑將進行有效摻雜，以摻氟為例，在水熱環境下，由于氟原子半徑和氧原子半徑相差不大，氟原子以替位離子的形式占據氧離子位置，因此產生自由載流子，在晶格中自由移動，增強了二氧化錫的導電性。

水熱過程生成摻雜二氧化錫機理：四價錫離子水解生成氫氧化錫，氫氧化錫脫水形成二氧化錫，同時摻雜劑進行摻雜。一般來說，溶液中合成納米粒子，成核速度非常快，隨后晶體長大主要通過兩個的增長機制：(1)奧氏熟化，(2)團聚作用。奧氏熟化過程是較小的晶體生長到更大的晶體。團聚作用是小粒子在一個定向的方式產生更大的單晶，或小晶體隨即團聚、重結晶然后經過相變形成更大的單晶。

實施例1