一种氧化铟及其前驱体的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种氧化铟及其前驱体的制备方法，属于无机材料技术领域。本发明专利技术以金属铟为阳极、惰性电极为阴极、铵盐水溶液为电解液进行电解，电解的同时加入双氧水以得到氢氧化铟，避免了硝酸根还原产生亚硝酸根或氮氧化物，制备过程更环保；通过阳极液在阳极室与阳极液储槽之间循环流动，阴极电解液由阴极电解液储槽流经阴极室再流至阳极液储槽，NH

A preparation method of indium oxide and its precursor

【技术实现步骤摘要】
一种氧化铟及其前驱体的制备方法
本专利技术属于无机材料
，涉及一种氧化铟及其前驱体的制备方法。
技术介绍
氧化铟(In2O3)是一种新的n型透明半导体功能材料，具有较宽的禁带宽度、较小的电阻率和较高的催化活性。用其制造的ITO(Indiumtinoxide，氧化铟锡)靶材通过溅射技术制造形成的ITO膜，具有出众的光学和电学性能，被广泛应用于平板显示器(FPD)产业，其中包括液晶显示器(LCD)、触摸屏(TouchPanel)、等离子管显示器(PDP)等产品，还有太阳能电池和功能性玻璃等产业。一般采用化学沉淀法制备氧化铟。化学沉淀法通常将铟溶解为铟盐溶液，与碱液在一定条件下混合生产氧化铟的前驱体，将前驱体进行洗涤、干燥、煅烧得到氧化铟粉体，该工艺存在步骤多、工艺参数多难以控制，对设备要求高等缺点，导致生产周期长生产成本高。专利CN106044849B报道了采用电弧等离子体来制备纳米金属氧化物粉体的工艺，但存在设备投资大，金属氧化不完全的缺点。目前，也有采用电解法制备氧化铟的报道，如专利CN107935026A报道了一种用电解法制备纳米氧化铟的方法和装置，该方法采用硝酸铵和聚丙烯酸铵混合液作为电解液制备氢氧化铟，且采用的阳极为高纯金属铟，阴极为石墨，将阳极与阴极间隔交替排列设置，电解过程在超声波存在条件下进行，电解得到的氢氧化铟在高温下煅烧后，得到纳米氧化铟；专利TW201529479A报道了一种电解法制备氢氧化铟粉体的制造方法，其使用硝酸铵为电解液，采用金属铟作为阳极和主面部为网状的阴极，电解生产氢氧化铟粉体。以上两种通过电解制备氧化铟的方法，阴极均是硝酸根还原反应，导致生成氮氧化物和亚硝酸根等废水废气。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种氧化铟及其前驱体的制备方法，以降低生产成本，提高产能，过程环保，制得特性良好的氧化铟粉体。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：第一方面，本专利技术提供了一种氧化铟前驱体的制备方法，其以金属铟为阳极、惰性电极为阴极、铵盐水溶液为电解液进行电解，电解的同时向电解槽中加入双氧水，即可得所述氧化铟前驱体，所述氧化铟前驱体为氢氧化铟。所述氧化铟前驱体的制备方法发生的电解反应如下：阳极区：In→In3++3eIn3++2H2O→In(OH)3+3H+；阴极区：H2O2+2H++2e→2H2O；由于双氧水的还原电位远高于硝酸根的还原电位，所以双氧水在阴极优先得到电子发生还原反应，避免了硝酸根在阴极还原产生氮氧化物和亚硝酸根并避免了它们所带来的环境污染问题，是一种环保高效的工艺。作为本专利技术氧化铟前驱体的制备方法的优选实施方式，所述氧化铟前驱体的制备方法采用阳离子选择性透过膜将所述电解槽分为阳极室和阴极室，所述阳极室均与阳极液储槽相连通，所述阴极室均与阴极电解液储槽和阳极液储槽相连通；在电解过程中，所述双氧水被加入所述阴极室，阳极液在所述阳极室与所述阳极液储槽之间循环流动，阴极电解液由所述阴极电解液储槽流经所述阴极室再流至所述阳极液储槽。所述氧化铟前驱体的制备方法采用的阳极电解液和阴极电解液相同，电解发生的反应如下：阳极区：In→In3++3eIn3++2H2O→In(OH)3+3H+NH3·H2O+H+→NH4++H2O；NH4+→NH4+(扩散至阴极室)；阴极区：H2O2+2H++2e→2H2ONH4++OH-→NH3·H2O；在电解过程中，NH4+通过阳离子选择性透过膜从阳极室扩散至阴极室，与氢氧根生成氨水，同时通过阳极液的循环流动、阴极液与阳极液的混合以及阴极电解液的持续供给，确保阳极液和阴极液pH的稳定性以及电解质的稳定性，对后续稳定的获得粒度均匀的纳米氧化铟粉体具有良好的保证作用，也易于通过多参数的调节实现对纳米氧化铟粉体特性的调控，还使得阳极液在比较高的固含量下，如3-12wt％，仍能保证体系正常运行，提高了工艺效率，扩大了产能；同时阳极液经固液分离之后仍能用作阳极电解液和阴极电解液，不需更换新鲜的电解液，确保了电解液能长期持续的使用，降低了生产成本。阳极的厚度应保证随着电解的进行，极间距不会发生显著变化；阳极大小依据生产规模来决定。作为本专利技术氧化铟前驱体的制备方法的优选实施方式，所述阳极为有效电解尺寸为200*80*15mm的铟板。作为本专利技术氧化铟前驱体的制备方法的优选实施方式，所述阳极通过自动浇铸系统制成。作为本专利技术氧化铟前驱体的制备方法的优选实施方式，所述惰性电极为铝板、不锈钢板、钛板、高纯石墨、涂覆或者镀贵金属的钛电极中的至少一种；作为本专利技术氧化铟前驱体的制备方法进一步优选的实施方式，所述所述惰性电极为铝板。作为本专利技术氧化铟前驱体的制备方法的优选实施方式，所述铵盐水溶液中的铵盐为硝酸铵、氯化铵、硫酸铵、醋酸铵中的至少一种；作为本专利技术氧化铟前驱体的制备方法进一步优选的实施方式，所述铵盐水溶液中的铵盐为硝酸铵；作为本专利技术氧化铟前驱体的制备方法更进一步优选的实施方式，所述铵盐水溶液中硝酸铵的浓度为0.2-2.5mol/L。当硝酸铵的浓度低于0.2mol/L时，电解时电压会上升，导致通电部发热，电力成本增加；当硝酸铵的浓度高于2.5mol/L时，电解所得浆料含盐量高，导致除去氢氧化铟中杂质盐的用水量增大，不够经济环保，而且所得氢氧化铟粉粗大，粒径分布不均。作为本专利技术氧化铟前驱体的制备方法的优选实施方式，所述阳离子选择性透过膜包括质子膜、全氟磺酸离子膜、全氟羧酸磺酸复合膜中的至少一种。作为本专利技术氧化铟前驱体的制备方法的优选实施方式，在所述电解过程中，所述双氧水以0.023～0.038mol/(A·h)的速度被加入所述阴极室。当所述双氧水的添加速度小于0.023mol/(A·h)时，阴极区会有硝酸根发生副反应，生成亚硝酸根和氮氧化物；当所述双氧水的添加速度大于0.038mol/(A·h)时，双氧水的利用率低，生产成本过高。作为本专利技术氧化铟前驱体的制备方法的优选实施方式，所述阳极液的循环流动速度为15-30L/(A·h)。当所述阳极液的循环流动速度低于15L/(A·h)时，会使界面层溶液的扩散速度跟不上电解速度，会导致电极表面的浓差极化，会使槽电压升高，电耗增大；当所述阳极液的循环流动速度高于30L/(A·h)时，会产生不必要的能耗。作为本专利技术氧化铟前驱体的制备方法的优选实施方式，所述阴极电解液的流动速度为0.02-0.06L/(A·h)。作为本专利技术氧化铟前驱体的制备方法的优选实施方式，当所述阳极液的固体浓度为3-12wt％时，将其进行固液分离，分离后的液体可继续用作所述电解的阳极电解液和阴极电解液。当阳极液的固体浓度低于3wt％时，分离效率比较低；当阳极液的固体浓度高于12wt％时，电解液的粘性会过度上升，在电解液中的均匀扩散受到不良影响，且会在管道内形成沉淀，对产品粒度的均匀性和阳极液的循环都产生不良的影响。作为本专利技术氧化铟前驱体的制备方法的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化铟前驱体的制备方法，其特征在于，所述氧化铟前驱体的制备方法以金属铟为阳极、惰性电极为阴极、铵盐水溶液为电解液进行电解，电解的同时向电解槽中加入双氧水，即得所述氧化铟前驱体，所述氧化铟前驱体为氢氧化铟。/n

【技术特征摘要】
1.一种氧化铟前驱体的制备方法，其特征在于，所述氧化铟前驱体的制备方法以金属铟为阳极、惰性电极为阴极、铵盐水溶液为电解液进行电解，电解的同时向电解槽中加入双氧水，即得所述氧化铟前驱体，所述氧化铟前驱体为氢氧化铟。


2.根据权利要求1所述的氧化铟前驱体的制备方法，其特征在于，所述氧化铟前驱体的制备方法采用阳离子选择性透过膜将所述电解槽分为阳极室和阴极室，所述阳极室均与阳极液储槽相连通，所述阴极室均与阴极电解液储槽和阳极液储槽相连通；在电解过程中，所述双氧水被加入所述阴极室，阳极液在所述阳极室与所述阳极液储槽之间循环流动，阴极电解液由所述阴极电解液储槽流经所述阴极室再流至所述阳极液储槽。


3.根据权利要求2所述的氧化铟前驱体的制备方法，其特征在于，所述惰性电极为铝板、不锈钢板、钛板、高纯石墨、涂覆或者镀贵金属的钛电极中的至少一种；所述铵盐水溶液中的铵盐为硝酸铵、氯化铵、硫酸铵、醋酸铵中的至少一种；所述阳离子选择性透过膜包括质子膜、全氟磺酸离子膜、全氟羧酸磺酸复合膜中的至少一种。


4.根据权利要求3所述的氧化铟前驱体的制备方法，其特征在于，所述铵盐水溶液为硝酸铵浓度为0.2-2.5mol/L的硝酸铵水溶液。


5.根据权利要求2所述的氧化铟前驱体的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄娟，王继民，刘纪杰，朱刘，
申请(专利权)人：广东先导稀材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44