一种粒形可控的氧化铟球形粉体的制备方法技术

一种粒形可控的氧化铟球形粉体的制备方法，包括步骤：(1)将浓度为35～50％的硫酸溶液与金属铟反应，反应进行一定的时间，然后加入浓度为65～68％的硝酸溶液与金属铟反应，得到含有硫酸铟和硝酸铟的混合溶液体系；(2)调节混合溶液体系中铟离子的浓度在0.45～0.6M之间；(3)将混合溶液与沉淀剂进行沉淀反应，至溶液pH值为9～10之间，然后将溶液沉淀老化一定时间得到氢氧化铟前驱体浆料；(4)使用陶瓷膜过滤洗涤前驱体浆料，至洗涤过滤液的pH值为7～8之间、电导率小于等于50μS/cm时结束洗涤，得到纯化的前驱体试样；(5)将前驱体试样在80～130℃烘干；(6)将前驱体试样进行球磨，然后将前驱体在煅烧温度下进行煅烧，得到氧化铟粉体。

Preparation of spherical indium oxide powder with controllable particle size

【技术实现步骤摘要】
一种粒形可控的氧化铟球形粉体的制备方法
本申请属于氧化物粉体制备
，具体涉及一种粒形可控的氧化铟球形粉体的制备方法。
技术介绍
氧化铟(In2O3)是一种重要的n型半导体材料，其直接能带带隙为3.55-3.75eV，间接能带带隙为2.5eV，具有较宽的禁带宽度、较小的电阻率和较高的催化活性。它在室温下呈淡黄色，晶形主要为立方型和六方形。在其晶体的内部结构中，有很多间隙离子和氧空位，提供了许多物理吸附、化学吸附、反应和转化的位点以及电子转移的通道。在光电领域、气体传感器、催化剂方面具有广泛的应用前景，如在光电薄膜材料领域的应用，In2O3基磁控溅射陶瓷靶材已经被广泛应用于太阳能电池、光电器件、液晶显示器等方面。而作为气体传感器材料，目前将In2O3作为气敏材料用于检测H2、O3、NO2、CO、H2S等气体的研究已经取得了进展，从而使In2O3成为气体传感器领域最有发展前途的材料之一。目前氧化铟的制备方法主要有气相法、液相法和固相法，液相法中的化学沉淀法是引人注目的一种方法，该方法采用从外部加氨水，其工艺简单、周期短，操作方便，对设备的要求不高，投资少，生产成本低，较适合于大规模生产而被广泛采用，但液相沉淀法在具体的制备过程中容易发生团聚现象，反应速率慢、反应体系不稳定，粉体颗粒形貌不规则等问题。对于用于平板显示用氧化铟锡(ITO)所使用的主体成分氧化铟粉体材料，其制备方法通常使用单一的酸反应，然后进行沉淀处理。采用盐酸溶解，反应速度快，但沉淀获得的前驱体易生长为不利于烧结的针状、条状或板状结晶，且前驱体中的氯离子难以去除，洗涤过程繁重，煅烧后产物杂质含量高，对于用作磁控溅射靶材使用的粉体在后期烧结过程在靶材中易形成中间体氯离子残留影响溅射镀膜性能；采用单一硝酸或硫酸法，因为硝酸和硫酸的反应速度以及形成的过饱和溶液状态差别较大，故单一酸系合成氢氧化铟前驱体时，较难控制其粒度粒形，最后得到的产品粒径大小不一致，呈板状或针状。
技术实现思路
为了至少解决以上提到现有技术存在的技术问题之一，本申请实施例针对沉淀法在制备氧化铟粉体中存在的问题，采用“硝酸+硫酸法”的工艺来制备氧化铟粉体，制备体系稳定，反应速度和粉体形貌易控，设备易得，易操作，工艺简单，制得的产品质量好。具体地，本申请实施例公开的粒形可控的氧化铟球形粉体的制备方法包括步骤：(1)将浓度为35～50％的硫酸溶液与金属铟反应，反应进行一定的时间，然后将浓度为65～68％的硝酸溶液加入与金属铟反应，得到含有硫酸铟和硝酸铟的混合溶液体系；(2)调节混合溶液体系中铟离子的浓度在0.45～0.6M之间；(3)将混合溶液与一定浓度的沉淀剂进行沉淀反应，至溶液的pH值为9～10之间，然后将溶液沉淀老化一定时间，得到氢氧化铟前驱体浆料；(4)使用陶瓷膜过滤洗涤前驱体浆料，至洗涤过滤液的pH值为7～8之间、电导率小于等于50μS/cm时结束洗涤，得到纯化的前驱体试样；(5)将纯化的前驱体试样在80～130℃烘干；(6)将烘干的前驱体试样进行球磨，然后将球磨后的前驱体在设定的煅烧温度下进行煅烧，得到氧化铟粉体。一些实施例公开的粒形可控的氧化铟球形粉体的制备方法，硝酸溶液与硫酸溶液的体积比设定为2:1～1:1。一些实施例公开的粒形可控的氧化铟球形粉体的制备方法，以金属铟的质量为基础，硝酸的加入速度控制在0.1～0.6ml/min/g之间。一些实施例公开的粒形可控的氧化铟球形粉体的制备方法，步骤(1)具体包括：(1-1)将适量金属铟切分成小块，放入容器中；(1-2)加入硫酸溶液，控制反应温度在70～95℃之间；(1-3)间隔3～10分钟后，以设定的速率加入硝酸溶液，控制反应温度在60～75℃之间；(1-4)待反应平缓后，进行搅拌，得到均匀的混合溶液。一些实施例公开的粒形可控的氧化铟球形粉体的制备方法，沉淀剂选择为氨水，氨水的浓度设定为25～27％，沉淀反应的温度控制在25～45℃之间，沉淀老化的时间设定为10～24小时。一些实施例公开的粒形可控的氧化铟球形粉体的制备方法，对氢氧化铟前驱体试样进行球磨的球磨转速设定为180～300rpm，球磨时间设定为15～35小时。一些实施例公开的粒形可控的氧化铟球形粉体的制备方法，对球磨后的前驱体粉体材料进行煅烧的保温时间设定为3～7小时。一些实施例公开的粒形可控的氧化铟球形粉体的制备方法，升温至煅烧温度的升温速度设置为3～5℃/min。一些实施例公开的粒形可控的氧化铟球形粉体的制备方法，容器包括高硼硅玻璃作为其内壁材料。本申请实施例公开的粒形可控的氧化铟球形粉体的制备方法，使用硫酸和硝酸混合体系与金属铟进行反应并对溶液状态进行调控，该混合体系的选用使得前驱体反应速度和形貌易控，硝酸的使用容易加快溶解及反应速度，而硫酸的使用容易控制粉体的形貌；同时通过混合溶液体系调控的工艺选择，使得后续反应更加均匀，有助于粉体的形貌均匀化；另外在制备过程中不需要使用分散剂或螯合剂，带入的杂质离子少，工艺过程简单，制备成本低，安全可靠，产物球形颗粒形貌规则，纯度高、分散性好、结晶度高，是制备靶材料的优良材料。附图说明图1实施例1制备的氢氧化铟前驱体颗粒TEM图图2实施例1制备的氧化铟球形粉体颗粒的SEM图图3实施例1制备的氧化铟球形粉体颗粒的XRD图图4对比例1制备的氢氧化铟前驱体颗粒TEM图图5对比例2制备的氢氧化铟前驱体颗粒SEM图具体实施方式在这里专用的词“实施例”，作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。本法实施例中性能指标测试，除非特别说明，采用本领域常规试验方法。应理解，本申请中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本申请公开的内容。除非另有说明，否则本文使用的技术和科学术语具有本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义；作为本申请中的其它未特别注明的试验方法和技术手段均指本领域内普通技术人员通常采用的实验方法和技术手段。本公开所用的术语“基本”和“大约”用于描述小的波动。例如，它们可以是指小于或等于±5％，如小于或等于±2％，如小于或等于±1％，如小于或等于±0.5％，如小于或等于±0.2％，如小于或等于±0.1％，如小于或等于±0.05％。本公开述及的百分比浓度为质量体积百分比浓度，例如，30％硝酸表示一定体积的硝酸溶液中硝酸的质量分数，单位为％。氢氧化铟的分子式为In(OH)3，氧化铟的分子式为In2O3。本公开述及的摩尔浓度mol/L表示为M。在本公开，包括权利要求书中，所有连接词，如“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“容纳”等被理解为是开放性的，即是指“包括但不限于”。只有连接词“由……构成”和“由……组成”是封闭连接词。在不冲突的前提下，本申请实施例公开的技术特征可以互相组合，得到的技术方案属于本申请公本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粒形可控的氧化铟球形粉体的制备方法，其特征在于，包括步骤：/n(1)将浓度为35～50％的硫酸溶液与金属铟反应，反应进行一定的时间，然后将浓度为65～68％的硝酸溶液加入与金属铟反应，得到含有硫酸铟和硝酸铟的混合溶液体系；/n(2)调节所述混合溶液体系中铟离子的浓度在0.45～0.6M之间；/n(3)将所述混合溶液与一定浓度的沉淀剂进行沉淀反应，至溶液的pH值为9～10之间，然后将溶液沉淀老化一定时间，得到氢氧化铟前驱体浆料；/n(4)使用陶瓷膜过滤洗涤所述前驱体浆料，至洗涤过滤液的pH值为7～8之间、电导率小于等于50μS/cm时结束洗涤，得到纯化的前驱体试样；/n(5)将纯化的前驱体试样在80～130℃烘干；/n(6)将烘干的前驱体试样进行球磨，然后将球磨后的前驱体在设定的煅烧温度下进行煅烧，得到氧化铟粉体。/n

【技术特征摘要】
1.一种粒形可控的氧化铟球形粉体的制备方法，其特征在于，包括步骤：
(1)将浓度为35～50％的硫酸溶液与金属铟反应，反应进行一定的时间，然后将浓度为65～68％的硝酸溶液加入与金属铟反应，得到含有硫酸铟和硝酸铟的混合溶液体系；
(2)调节所述混合溶液体系中铟离子的浓度在0.45～0.6M之间；
(3)将所述混合溶液与一定浓度的沉淀剂进行沉淀反应，至溶液的pH值为9～10之间，然后将溶液沉淀老化一定时间，得到氢氧化铟前驱体浆料；
(4)使用陶瓷膜过滤洗涤所述前驱体浆料，至洗涤过滤液的pH值为7～8之间、电导率小于等于50μS/cm时结束洗涤，得到纯化的前驱体试样；
(5)将纯化的前驱体试样在80～130℃烘干；
(6)将烘干的前驱体试样进行球磨，然后将球磨后的前驱体在设定的煅烧温度下进行煅烧，得到氧化铟粉体。


2.根据权利要求1所述的粒形可控的氧化铟球形粉体的制备方法，其特征在于，所述硝酸溶液与所述硫酸溶液的体积比设定为2:1～1:1。


3.根据权利要求1所述的粒形可控的氧化铟球形粉体的制备方法，其特征在于，以金属铟的质量为基础，硝酸的加入速度控制在0.1～0.6ml/min/g之间。


4.根据权利要求1所述的粒形可控的氧化铟球形粉体的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈杰，何季麟，孙本双，舒永春，曾学云，刘洋，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41