CN115974137A - 一种Zn掺杂氧化铟锡粉体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种Zn掺杂氧化铟锡粉体及其制备方法，包括以下步骤：将铟化合物、锡化合物和锌化合物溶于去离子水中，滴加碱性溶液获得前驱体沉淀。将前驱体沉淀离心、洗涤、干燥后在转移至马弗炉中，在550～700℃下保温1～3h，获得浅黄色Zn掺杂ITO粉体。所述Zn掺杂ITO粉体中(氧化铟+氧化锌)：(氧化锡)的质量比例如9：1，为立方相氧化铟，粉体粒径为20～100nm。采用本发明方法制备的ITO粉体降低了In含量，提高了电学性能。
Description
技术领域
本发明涉及氧化铟锡(ITO)粉体的制造技术领域，特别涉及一种Zn掺杂氧化铟锡(ITO)粉体及其制备方法。
背景技术
氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)是由In2O3固溶SnO2形成的n型半导体，具有高可见光透过率、低电阻率的特点，已广泛应用于液晶显示屏、触摸屏、发光二极管、太阳能电池等领域。ITO薄膜的主体结构为In2O3，具有立方铁锰矿结构(c-ITO)和六方刚玉结构(h-ITO)。ITO纳米粉体具有粒度分布窄、形状可控、成分均匀的特点，是制备ITO靶材和薄膜的重要原料。由于各种平板电脑、手机、智能电视等高科技产品的快速发展和广泛应用，对ITO材料的需求更加迫切。近年来电子印刷技术的发展使ITO薄膜制备向湿法合成方向转变，采用纳米粉体制备透明导电氧化物薄膜已经成为一种趋势，因此具备优异性能的ITO粉体需求量增加。为制备出性能优良的ITO粉体，研究粉体制备的方法和工艺条件十分重要。目前ITO研究侧重靶材的制备，粉体制备方面仍有许多欠缺之处，需要不断的创新以适应新的制模方法。
在制备高性能ITO薄膜的过程中，分散性好、粒度分布窄、晶粒度高、电学性能好的ITO粉体尤为重要。常见的ITO粉体制备方法有溶胶-凝胶法、溶剂热合成法、液相共沉淀法、水热合成法、喷雾热解法等。其中，液相共沉淀法是指在含有两种或多种金属离子相混合的盐溶液中加入适当的沉淀剂，通过反应生成均匀氢氧化物沉淀，并热分解获得纳米氧化物粉体的方法。该方法在溶液中进行反应直接得到成分均匀的纳米粉体，工艺步骤简单、对设备的要求不高，适合工业化生产，是目前国内外制备ITO粉体的主要方法。
由于铟在地壳中是一种相对稀缺的元素，这导致了ITO的生产成本很高。另一方面，由于铟易发生扩散，导致器件的稳定性大大降低。出于这些原因，人们进行了许多降低铟含量的尝试。元素掺杂不仅能减少ITO中铟的含量，而且对其能带结构、环境稳定性及导电机理产生一定的影响，从而对其光电特性造成不同程度的影响。Zn是一种常见的金属元素，其储备充足、价格低廉，具有优异的热稳定性和化学稳定性。Zn掺杂可以降低In的消耗，产生缺陷提高载流子浓度。在之前的相关报道中，纯ITO粉体颗粒尺寸约100nm，电阻率通常在6×10-3Ω·cm～100Ω·cm不等。然而，目前对ITO粉体掺杂的报道较少，且尚未出现Zn掺杂ITO的相关报道。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种Zn掺杂ITO粉体及制备方法，通过改变共沉淀法的制备条件，并研究Zn掺杂对ITO粉体光电性能的影响。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下。
一种Zn掺杂氧化铟锡粉体(ITO)，在粉体中，(氧化铟+氧化锌)：(氧化锡)的质量比为9：1；氧化锌的含量大于零且不超过15at.％。
所述Zn掺杂氧化铟锡粉体为立方相氧化铟，无其他相存在。
Zn掺杂氧化铟锡粉体粒径为20～100nm，优选20—50nm。
氧化锌的含量为5—10at.％。
一种如上所述的Zn掺杂氧化铟锡(ITO)粉体的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，混合溶液的制备：将铟化合物、锡化合物和锌化合物按照(氧化铟+氧化锌)：(氧化锡)的质量比9：1以及氧化锌的含量进行混合，加入到去离子水中，进行分散并使其完成溶解，形成低于饱和浓度的混合溶液；
在步骤一中，所述铟化合物为硝酸铟、氯化铟、醋酸铟或者硫酸铟中的一种。
在步骤一中，所述锡化合物为氯化锡、硝酸锡或者硝酸亚锡中的一种。
在步骤一中，所述锌化合物为氯化锌、硫酸锌或者醋酸锌中的一种。
步骤二，前驱体沉淀粉末的制备：向步骤一获得的混合溶液中缓慢滴加碱性溶液，边搅拌边滴加，混合溶液缓慢变成白色浑浊液，直至pH＝5～6后继续搅拌1—2h，经固液分离后烘干，得到前驱体粉末；
在步骤二中，所述碱性溶液为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液、氨水或者尿素水溶液中的一种。
在步骤二中，经固液离心分离后，分别用去离子水与无水乙醇各洗涤三次，放入80—90℃烘箱中加热1—3h，得到前驱体粉末。
在步骤二中，滴加碱性溶液的速度为每秒0.1—0.5ml，搅拌速度为每分钟100—300转；优选滴加碱性溶液的速度为每秒0.1—0.3ml，搅拌速度为每分钟150—200转。
步骤三，Zn掺杂氧化铟锡粉体制备：将步骤二得到的前驱体沉淀粉末进行煅烧，煅烧气氛为空气或氧气中的一种，以1—5℃/min的升温速率从室温20—25摄氏度加热至550℃～700℃，并保持恒温1～5h，得到合成后的Zn掺杂氧化铟锡粉体。
在步骤三中，选择马弗炉作为设备，进行煅烧。
在步骤三中，以5℃/min的升温速率从室温20—25摄氏度加热至600℃～700℃，并保持恒温1～3h，得到合成后的Zn掺杂氧化铟锡粉体。
由于In材料自然储量少、价格昂贵且成本高，而Zn材料充足、价格低廉且具有高的热稳定性和化学稳定性，因此Zn的掺杂极大降低了In的使用。另一方面，由于通过掺杂可以改变ITO中的载流子浓度、载流子迁移率、晶体结构和禁带宽度等物理性能，因此通过Zn本身微结构的生长性能促进ITO晶粒长大，降低电子散射改善电导和电阻率，获得更加优良的功函数和化学稳定性。与现有技术相比，本发明采用了“液相共沉淀法”，液相共沉淀法是指在溶液中含有两种或多种阳离子，它们以均相存在于溶液中，加入沉淀剂，经沉淀反应后，可得到各种成分的均一的沉淀，它是制备含有两种或两种以上金属元素的复合氧化物超细粉体的重要方法。共沉淀法的优点在于：其一是通过溶液中的各种化学反应直接得到化学成分均一的纳米粉体材料，其二是容易制备粒度小而且分布均匀的纳米粉体材料。
附图说明
图1为本发明实施例1～6制备粉体的X射线衍射图。
图2为本发明实施例1制备Zn掺杂ITO粉体的SEM图。
图3为本发明实施例2制备Zn掺杂ITO粉体的SEM图。
图4为本发明实施例3制备Zn掺杂ITO粉体的SEM图。
图5为本发明实施例6制备ITO粉体的SEM图。
图6为本发明实施例1～6制备粉体的电阻率图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明目的作进一步详细地描述。Zn掺杂氧化铟锡粉体测试：将制备的获得Zn掺杂氧化铟锡粉体进行球磨粉碎，各取部分粉体，进行微观结构测试与电性能测试，表征Zn掺杂氧化铟锡粉体性能。
实施例1
将1.8704g的四水合三氯化铟(InCl3·4H2O)、0.2326g的五水合四氯化锡(SnCl4·5H2O)、0.0359g(5at.％)的二水合乙酸锌(Zn(CH3COO)2·2H2O)在20ml去离子水中超声分散并溶解；滴加加入1mol/L的氢氧化钠(NaOH)溶液至pH＝5，搅拌2h；将沉淀物离心，分别用去离子水与无水乙醇各洗涤三次，放入90℃烘箱中加热3h，制得前驱体粉末；将前驱体在研钵中粉磨，装入坩埚中并放入马弗炉中，以5℃/min的升温速率从室温加热至550℃，并在到达550℃后保持1h；随炉冷却到室温后，取出得到浅黄色粉末状样品，球磨粉碎后进行测试分析。
XRD图见附图1(a)，测得粉体物相为c-In2O3，没有其他物相的存在。SEM图见图2，观测到颗粒大小均匀，尺寸约20nm，电阻率测试结果为1.17×10-3Ω·cm。
实施例2
将1.8704g的四水合三氯化铟(InCl3·4H2O)、0.2326g的五水合四氯化锡(SnCl4·5H2O)、0.0359g(5at.％)的二水合乙酸锌(Zn(CH3COO)2·2H2O)在20ml去离子水中超声分散并溶解；滴加加入1mol/L的氢氧化钠(NaOH)溶液至pH＝5，搅拌2h；将沉淀物离心，分别用去离子水与无水乙醇各洗涤三次，放入90℃烘箱中加热3h，制得前驱体粉末；；将前驱体在研钵中粉磨，装入坩埚中并放入马弗炉中，以5℃/min的升温速率从室温加热至650℃，并在到达650℃后保持1h；随炉冷却到室温后，取出得到浅黄色粉末状样品，球磨粉碎后进行测试分析。
XRD图见附图1(b)，测得粉体物相为c-In2O3，没有其他物相的存在。SEM图见图3，观测到颗粒大小均匀，尺寸约100nm，电阻率测试结果为1.03×10-3Ω·cm。
实施例3
将1.7745g的四水合三氯化铟(InCl3·4H2O)、0.2326g的五水合四氯化锡(SnCl4·5H2O)、0.1077g(15at.％)的二水合乙酸锌(Zn(CH3COO)2·2H2O)在20ml去离子水中超声分散并溶解；滴加加入1mol/L的氢氧化钠(NaOH)溶液至pH＝5.5，搅拌2h；将沉淀物离心，分别用去离子水与无水乙醇各洗涤三次，放入90℃烘箱中加热3h，制得前驱体粉末；将前驱体在研钵中粉磨，装入坩埚中并放入马弗炉中，以5℃/min的升温速率从室温加热至600℃，并在到达600℃后保持2h；随炉冷却到室温后，取出得到浅黄色粉末状样品，球磨粉碎后进行测试分析。
XRD图见附图1(c)，测得粉体物相为c-In2O3，没有其他物相的存在。SEM图见图4，观测到颗粒大小均匀，尺寸约50nm，电阻率测试结果为3.29×10-3Ω·cm。
实施例4
将1.8224g的四水合三氯化铟(InCl3·4H2O)、0.2326g的五水合四氯化锡(SnCl4·5H2O)、0.0718g(10at.％)的二水合乙酸锌(Zn(CH3COO)2·2H2O)在20ml去离子水中超声分散并溶解；滴加加入1mol/L的氢氧化钠(NaOH)溶液至pH＝6，搅拌2h；将沉淀物离心，分别用去离子水与无水乙醇各洗涤三次，放入90℃烘箱中加热3h，制得前驱体粉末；将前驱体在研钵中粉磨，装入坩埚中并放入马弗炉中，以5℃/min的升温速率从室温加热至700℃，并在到达700℃后保持2h；随炉冷却到室温后，取出得到浅黄色粉末状样品，球磨粉碎后进行测试分析。
XRD图见附图1(d)，测得物相为c-In2O3，没有其他物相的存在。SEM观测到颗粒大小均匀，尺寸约80nm，电阻率测试结果为2.81×10-3Ω·cm。
实施例5
将1.7745g的四水合三氯化铟(InCl3·4H2O)、0.2326g的五水合四氯化锡(SnCl4·5H2O)、0.1077g(15at.％)的二水合乙酸锌(Zn(CH3COO)2·2H2O)在20ml去离子水中超声分散并溶解；滴加加入1mol/L的氢氧化钠(NaOH)溶液至pH＝5，搅拌2h；将沉淀物离心，分别用去离子水与无水乙醇各洗涤三次，放入90℃烘箱中加热3h，制得前驱体粉末；将前驱体在研钵中粉磨，装入坩埚中并放入马弗炉中，以5℃/min的升温速率从室温加热至550℃，并在到达550℃后保持1h；随炉冷却到室温后，取出得到浅黄色粉末状样品，球磨粉碎后进行测试分析。
XRD图见附图1(e)，测得物相为c-In2O3，没有其他物相的存在。SEM观测到颗粒大小均匀，尺寸约50nm，电阻率测试结果为2.56×10-3Ω·cm。
实施例6
将将1.9184g的四水合三氯化铟(InCl3·4H2O)、0.2326g的五水合四氯化锡(SnCl4·5H2O)在20ml去离子水中超声分散并溶解；滴加加入1mol/L的氢氧化钠(NaOH)溶液至pH＝5，搅拌2h；将沉淀物离心，分别用去离子水与无水乙醇各洗涤三次，放入90℃烘箱中加热3h，制得前驱体粉末；将前驱体在研钵中粉磨，装入坩埚中并放入马弗炉中，以5℃/min的升温速率从室温加热至650℃，并在到达650℃后保持1h；随炉冷却到室温后，取出得到浅黄色粉末状样品，球磨粉碎后进行测试分析。
本组未掺杂Zn元素，作为实施例2的对照组。XRD图见附图1(f)，测得物相为c-In2O3，没有其他物相的存在。SEM图见图5，观测到颗粒大小均匀，尺寸约40nm，电阻率为4.34×10-3Ω·cm。
综上所述，本发明制备出的Zn掺杂ITO粉体颗粒细微均匀，纯度高；Zn掺杂降低了ITO粉体的电阻率，实施例2在Zn掺杂量为5at.％、溶液pH＝5、650℃保温1h的条件下获得了1.03×10-3Ω·cm的电阻率，低于其他相关报道，表明Zn掺杂有利于提高材料的导电性能。
参考文献
1 HUANG J,YUAN T,MEI F,et al.Journal of Materials Science:Materialsin Electronics,2019,30(16):15469-81.
2 MEI F,HUANG J,YUAN T,et al.Applied Surface Science,2020,509:144810
3 CHEN D,JIANG C X,SUN H L,et al.Advances in Applied Ceramics,2014,113(4):240-4.
4彭祥,陈玉洁,刘家祥.无机化学学报,2017,33(10):1769-74.
5 Silva G M,de Faria E H,Nassar E J,et al.Quimica Nova,2012,35(3):473-6.
6 CHENG Z X,DONG X B,PAN Q Y,et al.Materials Letters,2006,60(25-26):3137-40.
7 CUYAHUAMAN J L,TANOUE K,MIYAMURAH,et al.New J Chem,2014,38(8):3421-8.
8 SENTHILKUMAR V,SENTHIL K,VICKRAMAN P.Materials Research Bulletin,2012,47(4):1051-6.
9 XU B Q,YANG B,GUO Y Q,et al.Journal of Alloys and Compounds,2011,509(13):4538-42.
10 AZIZ M A,ZAHIR M H,SHAIKH M N,et al.Journal of Materials Science:Materials in Electronics,2016,28(4):3226-33.
11 ZHAI X,ZHANG Y,CHEN Y,et al..Chemical Physics Letters,2020,742:137174.
12 JANG H D,SEONG C M,CHANG H K,et al.Current Applied Physics,2006,6(6):1044-7.
13 JEONG H K,LEE K M.Functional Materials Letters,2015,08(03):1540007.
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种Zn掺杂氧化铟锡粉体，其特征在于，在粉体中，(氧化铟+氧化锌)：(氧化锡)的质量比为9：1；氧化锌的含量大于零且不超过15at.％；Zn掺杂氧化铟锡粉体为立方相氧化铟，无其他相存在；按照下述步骤进行：
步骤一，混合溶液的制备：将铟化合物、锡化合物和锌化合物按照(氧化铟+氧化锌)：(氧化锡)的质量比9：1以及氧化锌的含量进行混合，加入到去离子水中，进行分散并使其完成溶解，形成低于饱和浓度的混合溶液；
步骤二，前驱体沉淀粉末的制备：向步骤一获得的混合溶液中缓慢滴加碱性溶液，边搅拌边滴加，混合溶液缓慢变成白色浑浊液，直至pH＝5～6后继续搅拌1—2h，经固液分离后烘干，得到前驱体粉末；
步骤三，Zn掺杂氧化铟锡粉体制备：将步骤二得到的前驱体沉淀粉末进行煅烧，煅烧气氛为空气或氧气中的一种，以1—5℃/min的升温速率从室温20—25摄氏度加热至550℃～700℃，并保持恒温1～5h，得到合成后的Zn掺杂氧化铟锡粉体。
2.根据权利要求1所述的一种Zn掺杂氧化铟锡粉体，其特征在于，氧化锌的含量为5—10at.％。
3.根据权利要求1所述的一种Zn掺杂氧化铟锡粉体，其特征在于，Zn掺杂氧化铟锡粉体粒径为20～100nm，优选20—50nm。
4.根据权利要求1所述的一种Zn掺杂氧化铟锡粉体，其特征在于，在步骤二中，滴加碱性溶液的速度为每秒0.1—0.5ml，搅拌速度为每分钟100—300转；优选滴加碱性溶液的速度为每秒0.1—0.3ml，搅拌速度为每分钟150—200转。
5.根据权利要求1所述的一种Zn掺杂氧化铟锡粉体，其特征在于，在步骤三中，以5℃/min的升温速率从室温20—25摄氏度加热至600℃～700℃，并保持恒温1～3h，得到合成后的Zn掺杂氧化铟锡粉体。
6.一种如权利要求1所述的Zn掺杂氧化铟锡粉体的制备方法，其特征在于，按照下述步骤进行：
步骤一，混合溶液的制备：将铟化合物、锡化合物和锌化合物按照(氧化铟+氧化锌)：(氧化锡)的质量比9：1以及氧化锌的含量进行混合，加入到去离子水中，进行分散并使其完成溶解，形成低于饱和浓度的混合溶液；
步骤二，前驱体沉淀粉末的制备：向步骤一获得的混合溶液中缓慢滴加碱性溶液，边搅拌边滴加，混合溶液缓慢变成白色浑浊液，直至pH＝5～6后继续搅拌1—2h，经固液分离后烘干，得到前驱体粉末；滴加碱性溶液的速度为每秒0.1—0.5ml，搅拌速度为每分钟100—300转；
步骤三，Zn掺杂氧化铟锡粉体制备：将步骤二得到的前驱体沉淀粉末进行煅烧，煅烧气氛为空气或氧气中的一种，以1—5℃/min的升温速率从室温20—25摄氏度加热至550℃～700℃，并保持恒温1～5h，得到合成后的Zn掺杂氧化铟锡粉体。
7.根据权利要求6所述的一种Zn掺杂氧化铟锡粉体的制备方法，其特征在于，在步骤一中，所述铟化合物为硝酸铟、氯化铟、醋酸铟或者硫酸铟中的一种；所述锡化合物为氯化锡、硝酸锡或者硝酸亚锡中的一种；所述锌化合物为氯化锌、硫酸锌或者醋酸锌中的一种。
8.根据权利要求6所述的一种Zn掺杂氧化铟锡粉体的制备方法，其特征在于，在步骤二中，所述碱性溶液为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液、氨水或者尿素水溶液中的一种；经固液离心分离后，分别用去离子水与无水乙醇各洗涤三次，放入80—90℃烘箱中加热1—3h，得到前驱体粉末。
9.根据权利要求6所述的一种Zn掺杂氧化铟锡粉体的制备方法，其特征在于，在步骤二中，滴加碱性溶液的速度为每秒0.1—0.3ml，搅拌速度为每分钟150—200转。
10.根据权利要求6所述的一种Zn掺杂氧化铟锡粉体的制备方法，其特征在于，在步骤三中，以5℃/min的升温速率从室温20—25摄氏度加热至600℃～700℃，并保持恒温1～3h，得到合成后的Zn掺杂氧化铟锡粉体。
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|---|---|---|---|---|
| US20060266980A1 (en) * | 2003-04-01 | 2006-11-30 | Yuko Sawaki | Composite indium oxide particle, method for producing same, conductive coating material, conductive coating film, and conductive sheet |
| CN101811660A (zh) * | 2010-03-25 | 2010-08-25 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种共掺杂的纳米氧化锌粉体及制备方法 |
| CN101844917A (zh) * | 2010-05-07 | 2010-09-29 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法 |
| KR20130019684A (ko) * | 2011-08-17 | 2013-02-27 | 전북대학교산학협력단 | Ｉｚｔｏ 미세분말 및 이의 제조방법 |
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Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| US20060266980A1 (en) * | 2003-04-01 | 2006-11-30 | Yuko Sawaki | Composite indium oxide particle, method for producing same, conductive coating material, conductive coating film, and conductive sheet |
| CN101811660A (zh) * | 2010-03-25 | 2010-08-25 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种共掺杂的纳米氧化锌粉体及制备方法 |
| CN101844917A (zh) * | 2010-05-07 | 2010-09-29 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法 |
| KR20130019684A (ko) * | 2011-08-17 | 2013-02-27 | 전북대학교산학협력단 | Ｉｚｔｏ 미세분말 및 이의 제조방법 |
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