[发明专利]一种锑掺杂二氧化锡粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及到一种可用于透明隔热涂料的锑掺杂二氧化锡的制备方法。

背景技术

锑掺杂氧化锡(Anatimony doped Tin Oxide，ATO)是一种N型半导体，具有化学性质稳定、电阻低、耐磨、耐腐蚀等优点，是一种具有广泛应用前景的新型多功能材料，在抗静电塑料、隔热涂料、纤维、防辐射抗静电涂层材料、电极材料气、红外吸收隔热材料、敏元件等方面有广泛应用，使其制备与应用也越来越受到人们的重视。

纳米透明隔热玻璃涂料作为新型节能环保材料引起了学术和工业界的高度关注。这种涂料引入了光谱选择性的无机半导体纳米粒子（如SiO₂、ITO、ATO、AZO等），阻止了对视觉没有贡献的紫外光区和近红外光区能量传递，阻隔了一半以上最终转化为热能的太阳光能量；同时纳米粒子的粒径远小于可见光波长范围，对可见光透过影响不大，因此可制备出高透明的隔热涂膜，具有很好的应用前景和经济价值。氧化锡锑（ATO）具有较好的隔热性能，且产品性能稳定，价格相对便宜，是目前纳米透明隔热涂料中应用最多的半导体粒子。

制备锑掺杂二氧化锡纳米粉体最常用的方法是液相法，包括化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法等。化学共沉淀法制备因工艺简单、成本低、粉体纯度高、条件易于控制、合成周期短等优点而被广泛应用。张建荣等以SnCl₄和SbCl₃为原料,用非均相成核法在Sn(OH)₄晶种上均匀生长Sb掺杂Sn(OH)₄来制备纳米ATO粉,控制pH值可使粉体分散均匀、基本无团聚[纳米ATO粉体的制备及性能研究，硅酸盐通报,2003,22(4):3-6]。Rockenberge等将SnCl₄和SbCl₃溶解于浓HCl中,滴加浓氨水制得沉淀,烘干焙烧后得到粒径为2～6nm的ATO粉[Near edge X-ray absorption fine structure measurements(XANES)and extended X-ray absorption fine structure measurements(EX-AFS)of the valence state and coordination of antimony in doped nanocrystalline SnO₂.J ChemPhys,2000,112(9):4296-4304]。杨建广在充分回收含锡阳极泥有价金属的基础上,采用从锡锑二次资源中直接提取的高纯氯锡酸铵和氯氧锑为原料，采用配合-共沉淀法合成性能优良的纳米ATO粉末[配合共沉淀法制备锑掺杂二氧化锡(ATO)粉.中国有色金属学报,2005,15(6):966-974]。但是这些传统的共沉淀法存在一些缺陷：（1）Sn⁴⁺、Sb³⁺水解速率相差较大，很难形成Sn(OH)₄、Sb(OH)₃的共同沉淀，最后制得的ATO纳米粉体未能实现真正意义上的掺杂，得到的粉体性能较差。（2）溶液中的范德华力、氢键等容易使前驱体胶粒形成软团聚，同时前驱体胶粒表面易吸附水分子和自由羟基，如不能较好除去，在后续的处理过程中易引起粉体产生团聚。

发明内容

本发明为克服传统共沉淀法制备掺锑二氧化锡中的不足，提供了一种改进的化学共沉淀法锑掺杂二氧化锡的制备方法，该方法工艺简单、锑掺杂均匀、纯度高、粉体细小、均匀、易分散，具有良好的光电性能。

本发明为实现上述目的，采用以下技术手段：

一种锑掺杂二氧化锡粉体的制备方法，包括以下步骤：

（1）将三氯化锑、五水四氯化锡和配合剂以摩尔比0.03～0.25:1:0.06～0.12的比例混合加入到盐酸溶液中，搅拌均匀，制得透明液体；所述的配合剂为酒石酸、柠檬酸和聚丙烯酸中的一种或多种；盐酸与五水四氯化锡的摩尔比为2～6:1；

（2）将分散剂、五水四氯化锡、水和乙醇按质量比（0.1～0.5）:1:（10～25）:（10～25）混合均匀，作为底液；所述分散剂为聚乙二醇、聚乙烯醇（PVA）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和聚甲基丙烯酸钠中的一种或多种；

（3）将步骤（1）所得的透明液体与沉淀剂氨水采用双滴定方式在30～80min内滴加到底液中，搅拌下控制反应温度为50～60℃，控制反应终点pH在5～6之间；滴定完后，停止搅拌，熟化2～5hr，得到前驱体悬浮液；