[發明專利]一種高效制備核殼型ATO@TiO2

在審

• 申請號: 202010848864.4
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN111849214A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 高強;王明序;高春霞
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: C09C1/36
• 分類號: C09C1/36;C09C3/06
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 董旭東;徐素柏

本發明涉及一種高效制備核殼型ATO@TiO₂導電晶須的方法，將二氧化鈦晶須與去離子水按10?40%質量濃度混合為懸浮液，恒溫處理后添加質量比例為0.5%?2%的鈉離子表面活性劑進行活化預處理，然后按包覆比和摻雜比配制一定酸度的ATO前驅液，再將ATO前驅液混合入預處理的懸浮液載體中，老化處理1?5h后，完成晶須載體表面導電層的包覆，最后將包覆后的懸浮液過濾洗絳、噴霧干燥，并于400?700℃煅燒處理得到質地軟蓬松的核殼型ATO@TiO₂導電晶須。本發明的ATO@TiO₂導電晶須的制備方法，通過使用表面活性劑對包覆前晶須載體進行均勻預處理，使處理后晶須表面的負離子活性基團形成雙電層結構，增加懸浮液中載體的分散性，同時增強晶須表面對錫銻的金屬離子的電荷吸引力，提高包覆效率和包覆速率。

技術領域

本發明涉及二氧化鈦導電晶須制備技術領域，特別涉及一種采用化學沉積法包覆技術高效制備核殼型ATO@TiO₂導電晶須的方法。

背景技術

導電TiO₂晶須材料是功能鈦白粉的一種，具有白度高、導電性優良、逾滲閥值低且綠色友好穩定性強等優點。近年來，作為一種新型的淺色導電填料，它被廣泛應用于涂料、化纖、造紙、油墨等各種具有導電、抗靜電需求的微電子技術領域和絕緣體材料表面導電化處理相關的行業。諸多TiO₂晶須的導電化處理的方式中，通過液相共沉淀的方式在晶須表面包覆銻摻雜的氧化錫（ATO）制備淺色的ATO@TiO₂導電晶須是可行性與穩定性最佳的一種，也是目前產業化復合型導電填料的制備方式之一。

目前為止，關于液相的共沉淀法制備復合型功能粉體的已有很多報道。通過檢索近兩年的相關文獻：中國專利公開號為：CN106567128A，公開日為2017年4月19日，名稱為一種導電鈦酸鉀晶須的制備方法，該專利說明書中公開了鈦酸鉀晶須為載體原料，加入去離子水后分散成懸浮漿料，繼續加入納米導電粉、錫銻的鹽溶液和五氧化二鈮與一定比例金屬（鋅、鎂、鐵）還原劑，在用氨水調節pH后進行沉淀反應。最后經過洗滌干燥獲得所需鈦酸鉀導電晶須。中國專利公開號為：CN109851856A，公開日為2019年6月7日，名稱為核殼型復合導電二氧化鈦粉體的制備方法，該專利也是通過將分散后的包覆劑逐滴加入基體的懸浮液，在特定的pH下老化、洗滌；經過煅燒脫水最終獲得粒子型的導電TiO₂粉體。同樣有中國專利公開號為：CN105271389A，公開日為2016年1月27日，名稱為一種導電二氧化鈦粉體的制備方法，采用類似的包覆工藝將錫銻的氧化物包覆在TiO₂粉體表面。通讀這類復合型導電TiO₂產品的制備方法發現：他們對液相共沉淀的包覆過程研究較為單一，幾乎沒有考慮載體的表面性能對離子負載過程的影響，這使得實驗結果存在一定的隨機性，造成產品性能的浮動較大。另一方面，由于納米粒子的團聚特性，基體難以通過如其所說的超聲、攪拌等簡單的物理方法充分分散。團聚的基團通常會因為較大的質量沉積于反應釜底部而無法有效接觸包覆劑，造成包覆缺陷，而成核區的離子則會由于不能及時反應造成局部濃度過大，產生均相成核的晶體生長過程而浪費原料。此外，這種傳統方式缺少對包覆離子吸附過程的主動調控，一部分的原料由于載體表面缺乏活性位點無法吸附生長，造成原料使用率降低和排放時對環境的污染，同時備制的導電晶須的包覆率及包覆均勻性差，材料的導電性能。

另外，現有的專利中普遍采用熱干燥、氣流干燥等傳統工藝，經高溫煅燒后的樣品會重新團聚結塊，難以再次分散，這對于后續的應用是致命的，且棒狀導電晶須無法采用暴力的球磨方式，因此配套合理的后處理方法也是缺少的。

發明內容

本發明針對現有技術中二氧化鈦導電晶須沉積包覆技術中存在的包覆缺陷，提供一種高效制備核殼型ATO@TiO₂導電晶須的方法，通過使用特定的表面活性劑對二氧化鈦晶須載體進行有效的預處理，實現晶須懸浮液有效的分散、活化表面性能，促進離子吸附性能，使包覆劑能夠更完整高效地在載體表面成核生長成膜以提高包覆率，避免包覆劑團聚，克服包覆缺陷。