一种Al掺杂ZnO低电阻率纳米粉体的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Al掺杂ZnO低电阻率纳米粉体的制备方法，属于低电阻率光电纳米粉体材料技术领域。一种Al掺杂ZnO低电阻率纳米粉体的制备方法，包括以下步骤：（1）将主要原料Al盐与Zn盐按摩尔比为0.01:1～0.2:1溶于去离子水中配制成混合溶液；（2）配制一定浓度的碱溶液，逐滴滴加到混合均匀的反应前驱液中去；（3）对得到的溶胶溶液进行离心得到沉淀物，对沉淀物进行洗涤、干燥；（4）对干燥后的沉淀物进行粉碎，煅烧即得到目标物质。本发明专利技术制备过程简易，设备要求简单，得到的产品的均匀性以及纯度较高，可适用于大规模的工业化生产，且生产成本低。

Preparation of a Al doped ZnO nano powder with low resistivity

The invention discloses a preparation method of Al doped ZnO low resistivity nano powder, which belongs to the technical field of low resistivity photoelectric nanometer powder material material. A kind of Al doped ZnO low resistivity nano powder preparation method comprises the following steps: (1) the main raw material Al salt and Zn salt molar ratio of 0.01:1 to 0.2:1 is dissolved in deionized water to prepare the mixed solution; (2) preparation of a certain concentration of alkali solution, by reaction of precursor drops into the mixed evenly in; (3) the sol solution is obtained by centrifugation to obtain precipitate, the precipitate is washed and dried; (4) the dried precipitate was crushed and calcined to obtain the target material. The invention has the advantages of simple preparation process, simple equipment requirements, high uniformity and purity of the obtained products, and can be applied to large-scale industrial production, and the production cost is low.

【技术实现步骤摘要】
一种Al掺杂ZnO低电阻率纳米粉体的制备方法
本专利技术涉及一种Al掺杂ZnO低电阻率纳米粉体的制备方法，属于低电阻率光电纳米粉体材料

技术介绍
在Ⅱ-Ⅵ族的第三代n-型半导体中，ZnO因其独特的光电性能而得到广泛的关注。作为宽带隙（室温下为3.37eV）半导体材料的典型，ZnO具有一系列包括光电、压电、气敏和压敏等优良的光电性能，具有高的激子束缚能（60meV），因此在发光原件、光波导器、透明半导体导电材料、高频压电换能器、低压压敏电阻以及微传感器等领域都得到了广泛的应用。掺杂是一种有效的提高纳米材料性能的方法，ZnO经Al掺杂后，其光电性能相比ZnO来说得到了进一步的优化，可与经典的ITO相比拟。而且，Zn与Al蕴藏量丰富，无毒，价格便宜，制备的技术也多种多样。目前，传统的制备Al掺杂ZnO纳米材料的方法有磁控溅射法、脉冲激光沉积法、喷涂热分解法和高压水热法等，这些制备方法普遍不适宜工业化生产或者生产成本较高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于：提供一种Al掺杂ZnO低电阻率纳米粉体的制备方法，它降低了低电阻率光电纳米粉体材料的生产成本，且更适用于工业化生产。本专利技术所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：一种Al掺杂ZnO低电阻率纳米粉体的制备方法，包括以下步骤：（1）将主要原料Al盐与Zn盐按摩尔比为0.01:1～0.2:1溶于去离子水中配制成混合溶液，搅拌后得到均匀的反应前驱液；（2）配制一定浓度的碱溶液，逐滴滴加到混合均匀的反应前驱液中去，边滴加边搅拌，直至反应完全形成具有一定粘度的溶胶溶液；（3）对得到的溶胶溶液进行离心得到沉淀物，对沉淀物进行洗涤、干燥；（4）对干燥后的沉淀物进行粉碎，煅烧即得到目标物质。作为优选实例，所述步骤（1）中Al盐为Al2(SO4)3*18H2O、AlCl3*6H2O、Al(NO3)3*9H2O中任意一种。作为优选实例，所述步骤（1）中Zn盐为Zn(NO3)2*6H2O、Zn(CH3COO)2*2H2O、ZnCl2中任意一种。作为优选实例，所述步骤（1）中Al盐与Zn盐的摩尔比为（0.01～0.2）:1。作为优选实例，所述步骤（1）混合溶液中Zn盐的浓度范围为0.6～1.5M，相应地，Al盐的浓度范围是通过所述Al盐与Zn盐的摩尔比确定。作为优选实例，所述步骤（2）碱溶液为NaOH、KOH溶液任意一种，碱溶液的浓度为0.5～2.0M。作为优选实例，所述步骤（3）中洗涤是用去离子水或无水乙醇，洗涤次数为2～5次。作为优选实例，所述步骤（3）中干燥温度为80～150℃，干燥时间为6～48h。作为优选实例，所述步骤（4）粉碎速率为2000～15000r/min，粉碎时间为2～30min。作为优选实例，所述步骤（4）中煅烧温度的范围是600～1050℃，煅烧时间为5～20h。本专利技术的有益效果是：本专利技术制备过程简易，设备要求简单，得到的产品的均匀性以及纯度较高，可适用于大规模的工业化生产，且生产成本低；通过进一步的反复的实验证明，得到的Al掺杂ZnO纳米粉末具有稳定性好，粒径分布均匀，导电性能优越，其电阻率可降至102Ω*cm。具体实施方式为了对本专利技术的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本专利技术。一种Al掺杂ZnO低电阻率纳米粉体的制备方法，包括以下步骤：（1）将主要原料Al盐与Zn盐按摩尔比为0.01:1～0.2:1溶于去离子水中配制成混合溶液，搅拌后得到均匀的反应前驱液；（2）配制一定浓度的碱溶液，逐滴滴加到混合均匀的反应前驱液中去，边滴加边搅拌，直至反应完全形成具有一定粘度的溶胶溶液；（3）对得到的溶胶溶液进行离心得到沉淀物，对沉淀物进行洗涤、干燥；（4）对干燥后的沉淀物进行粉碎，煅烧即得到目标物质。本专利技术制备过程简易，设备要求简单，原料采用普遍的Al盐与Zn盐，滴加常规的碱性溶液，经过离心、洗涤、干燥、粉碎、煅烧，得到的产品的均匀性以及纯度较高，可适用于大规模的工业化生产，且生产成本低；通过进一步的反复的实验证明，得到的Al掺杂ZnO纳米粉末具有稳定性好，粒径分布均匀，导电性能优越，其电阻率可降至102Ω*cm实施例1（1）将主要原料Zn(NO3)2*6H2O与Al(NO3)3*9H2O分别溶解于去离子水中，控制Zn(NO3)2*6H2O的浓度为1M，而且Al与Zn的摩尔比为0.05:1，搅拌得到均匀透明的反应前驱液；（2）将配制的浓度为1M的NaOH逐滴滴加到上述反应前驱液中，边滴加边搅拌，直至反应完全形成了具有了一定粘度的溶胶溶液；（3）对得到的溶胶溶液进行离心得到沉淀物，并用去离子水洗涤3次，并在120℃条件下进行干燥12h；（4）对得到的干燥后的沉淀物进行粉碎，粉碎机粉碎速率为2000r/min，时间为5min，对得到的粉末在900℃条件下煅烧10h后即得到目标物质。实施例2（1）将主要原料Zn(NO3)2*6H2O与Al(NO3)3*9H2O分别溶解于去离子水中，控制Zn(NO3)2*6H2O的浓度为1.5M，而且Al与Zn的摩尔比为0.05:1，搅拌得到均匀透明的反应前驱液；（2）将配制的浓度为2M的NaOH逐滴滴加到上述反应前驱液中，边滴加边搅拌，直至反应完全形成了具有了一定粘度的溶胶溶液；（3）对得到的溶胶溶液进行离心得到沉淀物，并用无水乙醇洗涤2次，并在100℃条件下进行干燥24h；（4）对得到的干燥后的沉淀物进行粉碎，粉碎机粉碎速率为10000r/min，时间为5min，对得到的粉末在900℃条件下煅烧10h后即得到目标物质。实施例3（1）将主要原料Zn(NO3)2*6H2O与Al(NO3)3*9H2O分别溶解于去离子水中，控制Zn(NO3)2*6H2O的浓度为1.0M，而且Al与Zn的摩尔比为0.1:1，搅拌得到均匀透明的反应前驱液；（2）将配制的浓度为1M的NaOH逐滴滴加到上述反应前驱液中，边滴加边搅拌，直至反应完全形成了具有了一定粘度的溶胶溶液；（3）对得到的溶胶溶液进行离心得到沉淀物，并用去离子水洗涤5次，并在150℃条件下进行干燥6h；（4）对得到的干燥后的沉淀物进行粉碎，粉碎机粉碎速率为8000r/min，时间为10min，对得到的粉末在900℃条件下煅烧20h后即得到目标物质。实施例4（1）将主要原料Zn(NO3)2*6H2O与Al(NO3)3*9H2O分别溶解于去离子水中，控制Zn(NO3)2*6H2O的浓度为1.5M，而且Al与Zn的摩尔比为0.01:1，搅拌得到均匀透明的反应前驱液；（2）将配制的浓度为2M的NaOH逐滴滴加到上述反应前驱液中，边滴加边搅拌，直至反应完全形成了具有了一定粘度的溶胶溶液；（3）对得到的溶胶溶液进行离心得到沉淀物，并用去离子水洗涤3次，并在80℃条件下进行干燥48h；（4）对得到的干燥后的沉淀物进行粉碎，粉碎机粉碎速率为15000r/min，时间为10min，对得到的粉末在900℃条件下煅烧20h后即得到目标物质。实施例5（1）将主要原料Zn(NO3)2*6H2O与Al(NO3)3*9H2O分别溶解于去离子水中，控制Zn(NO3)2*6H2O的浓度为0.5M，而且Al与Zn的摩尔比为0.01:1，搅拌得到均匀透明的反应前驱液；（2）将配制的浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Al掺杂ZnO低电阻率纳米粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将主要原料Al盐与Zn盐按摩尔比为0.01:1～0.2:1溶于去离子水中配制成混合溶液，搅拌后得到均匀的反应前驱液；（2）配制一定浓度的碱溶液，逐滴滴加到混合均匀的反应前驱液中去，边滴加边搅拌，直至反应完全形成具有一定粘度的溶胶溶液；（3）对得到的溶胶溶液进行离心得到沉淀物，对沉淀物进行洗涤、干燥；（4）对干燥后的沉淀物进行粉碎，煅烧即得到目标物质。

【技术特征摘要】
1.一种Al掺杂ZnO低电阻率纳米粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将主要原料Al盐与Zn盐按摩尔比为0.01:1～0.2:1溶于去离子水中配制成混合溶液，搅拌后得到均匀的反应前驱液；（2）配制一定浓度的碱溶液，逐滴滴加到混合均匀的反应前驱液中去，边滴加边搅拌，直至反应完全形成具有一定粘度的溶胶溶液；（3）对得到的溶胶溶液进行离心得到沉淀物，对沉淀物进行洗涤、干燥；（4）对干燥后的沉淀物进行粉碎，煅烧即得到目标物质。2.根据权利要求1所述一种Al掺杂ZnO低电阻率纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中Al盐为Al2(SO4)3*18H2O、AlCl3*6H2O、Al(NO3)3*9H2O中任意一种。3.根据权利要求1所述一种Al掺杂ZnO低电阻率纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中Zn盐为Zn(NO3)2*6H2O、Zn(CH3COO)2*2H2O、ZnCl2中任意一种。4.根据权利要求1所述一种Al掺杂ZnO低电阻率纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中Al盐与Zn盐的摩尔比为（0.01～0.2）:1。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：李曼，郑文，李方园，毛耀全，
申请(专利权)人：畅的新材料科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31