一种透明导电氧化物纳米粉体浆料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种透明导电氧化物纳米粉体浆料的制备方法，特点是包括以下步骤：（１）将粒径１００ｎｍ以下、质量百分比为１～２０ｗｔ．％的透明导电氧化物纳米粉体缓慢加入到有机表面改性剂中；（２）采用磁力或电动搅拌１～９６小时；（３）在３００～１０００Ｗ超声２～２０ｍｉｎ，间断０．５～１０ｍｉｎ，共超声５～４０次；（４）在转速为５０００～２００００ｒｐｍ的条件下离心０．５～３０ｍｉｎ后，取上层分散液；（５）将分散液在５０００～２００００ｒｐｍ离心１０～１２０ｍｉｎ获得改性纳米粉体颗粒，将改性纳米粉体颗粒边搅拌边加入到溶剂中配成固含量为５～５０ｗｔ．％的粉体浆料，优点在于通过低分子量的有机溶剂修饰透明导电氧化物纳米粉体颗粒，采用先分散后制备浆料的方法，得到了近单分散的透明导电氧化物纳米粉体浆料，储存稳定时间可以达到六个月以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种透明导电氧化物纳米粉体的制备方法，尤其是涉及一种透明导电 氧化物纳米粉体浆料的制备方法。
技术介绍
透明导电氧化物(TCO)是一类宽禁带的半导体氧化物材料，它们兼具优良的光 学、电学等特性，已经被广泛应用于诸多光电器件中，如太阳能电池、触摸屏、压电器件、平 板显示器等等。目前透明导电氧化物纳米粉体的生产在国内已经成熟，但是透明导电氧化 物纳米粉体的表面能很大，粉体处于高度的热力学不稳定状态，粉体颗粒间极易发生团聚， 这极大的限制了纳米粉体材料性能的发挥和应用。若能将其分散于液体中，成为更加稳定 均勻的纳米浆料，则能保持其纳米特性，极大扩展其应用领域。国内外相关文献和专利主要是在浆料溶剂中加入一些表面改性剂(如偶联剂、表 面活性剂、有机聚合物、分散剂等)，通过降低颗粒的表面能，来实现纳米粉体良好的分散。 但是，需要加入大量的分散剂(如中国专利CNl 178994C需要0. 5 11 %质量的高分子分散 剂)。加入的改性剂在颗粒表面形成较厚的包覆层，会在一定程度上对纳米浆料的使用性能 产生影响。此外，得到的浆料的粒度均在IOOnm以上(如中国专利CN1446862A)，没有实现 颗粒的单分散或近单分散，这也将严重影响到透明导电氧化物纳米粉体的稳定及其粉体性 能的发挥。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种环境友好型、制备过程简单、适用于批量 生产、具有成本优势的透明导电氧化物纳米粉体浆料的制备方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为一种透明导电氧化物纳米粉体浆 料的制备方法，包括以下步骤(1)将粒径在IOOnm以下的透明导电氧化物纳米粉体缓慢加入到有机表面改性剂 中，纳米粉体所占的质量百分比为1 20wt. % ；(2)采用磁力或电动搅拌1 96小时；(3)用功率为300 1000W的超声清洗机超声2 20min，间断0. 5 lOmin，总共超声5 40次；(4)在转速为5000 20000rpm的条件下离心0. 5 30min后，取上层分散液；(5)将上述分散液在5000 20000rpm条件下离心10 120min获得改性纳米粉 体颗粒，将改性纳米粉体颗粒边搅拌边加入到溶剂中配成固含量为5 50wt. %的透明导 电氧化物纳米粉体浆料。所述的表面改性剂为醇类小分子有机溶剂，包括一元醇，多元醇和芳香醇，如乙醇，辛醇，乙二醇，丙二醇，二甘醇，乙二醇异丙醚，环己醇，苯甲醇，苯乙醇中的一种或一种 以上。所述的透明导电氧化物纳米粉体为氧化锌基、二氧化锡基和氧化铟基中的至少一 种。所述的溶剂为水、乙醇、乙二醇、异丙醇、正丁醇和松油醇中的至少一种。与现有技术相比，本专利技术的优点在于通过低分子量的有机溶剂修饰透明导电氧化物纳米粉体颗粒，通过先分散后制备浆料的方法，得到了近单分散的透明导电氧化物纳米 粉体浆料，所制得的透明导电氧化物纳米粉体浆料的储存稳定时间可以达到六个月以上。 如果有沉淀物出现，经简单搅拌或超声仍可均勻分散，不影响使用。该浆料可广泛应用于油 墨、陶瓷、涂料、纺织等抗静电涂层领域，以及太阳能电池、透明发光二极管等光电子器件领 域。附图说明图1为本专利技术实施例1所制铝掺杂氧化锌浆料的粒径分布图，粒径采用英国 Malvern仪器公司Nano-ZS型粒度分布仪测得；图2为本专利技术实例5所制锑掺杂氧化锡浆料的SEM图。具体实施例方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。其中实施例1至4中掺杂ZnO纳米粉体制备方法已经由本单位本课题组申请发 明专利，一种掺杂氧化锌纳米粉体的规模化可控制备方法，成果完成人为张宇 龙，杨晔，赵俊华，张贤鹏，宋伟杰，谭瑞琴，崔平，申请号=200910098517. 8。实施例11.溶液的配制将硝酸锌、硝酸铝、柠檬酸溶解于去离子水中，形成0.3mol/L硝酸锌溶液，其中， 硝酸锌和柠檬酸的摩尔比为1 1.5，硝酸铝按铝在氧化锌中的掺杂浓度为2at. %称取，然 后搅拌直至完全溶解，形成透明无色溶液；按硝酸锌与表面活性剂(聚乙二醇)的摩尔比1 0. 1的量来称取表面活性剂， 并溶解于去离子水中，经搅拌形成0. lmol/L的透明溶液；然后将表面活性剂溶液加入到柠檬酸溶液中；2.接着将硝酸盐、柠檬酸、聚乙二醇的混合溶液转移到反应釜中，在85°C水浴搅 拌并回流12h，然后自然冷却到室温陈化12h ；3.透明溶胶凝胶化直至得到无色透明凝胶，凝胶化时间6h，温度85°C ；4.按共沸试剂(乙醇)与凝胶体积比3 1加入共沸试剂到干凝胶中，继续凝胶 化至形成无色透明凝胶，共沸时间Ih ；5.透明凝胶转移到烘箱中在100°C温度下干燥12h，得到白色皂状干凝胶；6.将得到的干凝胶转移到坩埚中在500°C马弗炉中退火10h，得到2at. %铝掺杂 的氧化锌纳米粉体；7.将3g制得的2at. %铝掺杂氧化锌纳米粉体缓慢加入到ISOmL乙二醇溶液中；8.磁力搅拌12h后，用超声清洗机在300W功率条件下超声5min，间断lmin，共超 声10次；9. 8000rpm离心lmin，取上层分散液；10.将上述分散液8000rpm离心20min得到经乙二醇改性的纳米颗粒；11.将改性后的纳米颗粒加入到分析纯的乙醇中，同时辅以磁力搅拌，制备得到2at. %铝掺杂氧化锌纳米粉体比重为5wt. %的乙醇体系导电浆料。图1为采用英国 Malvern仪器公司Nano-ZS型粒度分析仪测得的该铝掺杂氧化锌浆料的粒径分布图，可以 看出绝大多数粒子粒径在60nm以下，平均粒径为32nm。浆料在密封保存条件下稳定时间超 过六个月。实施例21.将3g同实施例1方法制备的2at. %铝掺杂氧化锌纳米粉体缓慢加入到ISOmL 乙二醇溶液中；2.磁力搅拌12h后，用超声清洗机在300W功率条件下超声5min，间断lmin，共超 声15次；3. 8000rpm离心lmin，取上层分散液；4.将上述分散液8000rpm离心20min得到经乙二醇改性的纳米颗粒；5.将改性后的纳米颗粒加入到分析纯的异丙醇中，同时辅以磁力搅拌，制备得到 2at. %铝掺杂氧化锌粉体比重为15wt. %的异丙醇导电浆料。浆料的平均粒径为58nm，密 封保存可稳定六个月以上。实施例31.将3g同实施例1方法制备的2at. %铝掺杂氧化锌纳米粉体缓慢加入到ISOmL 二甘醇溶液中；2.磁力搅拌12h后，用超声清洗机在300W功率条件下超声5min，间断lmin，共超 声10次；3. 8000rpm离心lmin，取上层分散液；4.将上述分散液8000rpm离心20min得到经二甘醇改性的纳米颗粒；5.将改性后的纳米颗粒加入到分析纯的乙醇中，同时辅以磁力搅拌，制备得到 2at. %铝掺杂氧化锌粉体比重为IOwt. %的乙醇导电浆料。浆料的平均粒径为50nm，密封 保存可稳定六个月以上。实施例41.将硝酸锌和硝酸镓溶解到去离子水中，形成lmol/L的硝酸锌溶液，其中，硝酸 镓按镓在氧化锌中的掺杂浓度为2at. %称取；2.将碳酸氢铵溶解到去离子水中形成3mol/L的沉淀剂溶液；3.在转速为650rpm的强烈搅拌下，将步骤1中配制的盐溶液以25mL/min的速度 均勻地滴加至步骤2配制的沉淀剂溶液中。滴加过程中保持混合体系的p本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透明导电氧化物纳米粉体浆料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（１）将粒径在１００ｎｍ以下的透明导电氧化物纳米粉体缓慢加入到有机表面改性剂中，纳米粉体所占的质量百分比为１～２０ｗｔ．％；（２）采用磁力或电动搅拌１～９６小时；（３）用功率为３００～１０００Ｗ的超声清洗机超声２～２０ｍｉｎ，间断０．５～１０ｍｉｎ，总共超声５～４０次；（４）在转速为５０００～２００００ｒｐｍ的条件下离心０．５～３０ｍｉｎ后，取上层分散液；（５）将上述分散液在５０００～２００００ｒｐｍ条件下离心１０～１２０ｍｉｎ获得改性纳米粉体颗粒，将改性纳米粉体颗粒边搅拌边加入到溶剂中配成固含量为５～５０ｗｔ．％的透明导电氧化物纳米粉体浆料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵俊华，谭瑞琴，张宇龙，杨晔，郭艳群，张贤鹏，李佳，宋伟杰，崔平，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]