[发明专利]一种用于透明导电材料的纳米均相复合金属氧化物导电粉末

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于透明导电材料的纳米均相复合金属氧化物导电粉末，特别是一种包括In₂O₃、SnO₂、ZnO、Sb₂O₃主结晶相，以及主结晶相0.1～20％的由铟、锡、铅、锌、铋、锑、镓、锗、铝、铜、钛、镍、铁、钼、钒、铈、锆、铪、铌、钽、钌、铑等金属中任意两种及两种以上氧化物组成的掺杂相具有单一均相组织结构的透明导电材料的纳米均相复合金属氧化物导电粉末。

背景技术

金属氧化物构成的透明导电材料简称TCO，用于各式平面显示器的透光导电电极、可反射红外线的低辐射玻璃(Low-E Window)等，已成为透明导电性材料的关键材料，具有巨大的市场前景。用铟锡等氧化物制成ITO靶材，经磁控溅射工艺得到导电透明薄膜，国防上可用于潜艇、坦克、航空及隐身材料；民用上用于平板电视、液晶显示器、手机的显示器，以及在太阳能电池及各种功能玻璃等方面，其潜在应用还不断被发现。

目前广泛研究和应用的TCO材料基本上为n型半导体氧化物，主要有In₂O₃、SnO₂、ZnO、Sb₂O₃等氧化物掺杂而成，掺锡氧化铟(ITO)靶材具有约1.4×10^-4Ω·cm的体电阻率，为各种透明导电材料之主角，掺锌氧化铟(IZO)、掺锑氧化锡(ATO)、掺铝的氧化锌(AZO)、掺铌氧化铟(INO)以及掺杂氟或铝的SnO₂的研究也不断深入，是最有发展潜力的透明导电材料或浅色抗静电添加材料。

目前，上述金属纳米氧化物大多采用化学共沉淀法制成。申请号为CN03118371.9的中国发明专利公开说明书《铟锡氧化物靶才制备方法表》述了化学共沉淀的方法，是将高纯金属铟(4N-5N)溶解于60％硝酸溶液中，用氨水等碱溶液滴定，沉淀物陈化，用纯水洗去绝大部分不需要的其他离子，在真空下滤去水分，并用纯水淋洗，最后用乙醇淋洗，烘干使沉淀物保持为分散度较好的颗粒，可以获得平均粒度为0.2～0.3μm的微粒，通过粉体的二次粉碎处理，可以制备出10-40nm的纳米级粉体。这是一种用湿法工艺制备的ITO粉末。该方法的缺点是，产品为氧化铟和氧化锡的机械混合物，导电性很差，须经过高温煅烧才能转变成ITO导电粉，而且在高温固态下扩散困难，难以形成完全单相的ITO粉末，最终产品中有Cl^-、SO₄^-负离子存在。

另一种常用方法是采用两种单一的金属氧化物粉末，按比例混粉，高温煅烧、粉碎、过筛，最终得到导电粉末，也存在高温固态下扩散困难，难以形成完全单相的ITO粉末的问题。此方法的缺点是生产工序很长，粉末粒度大，杂质含量难以控制。

发明内容

本发明目的是提供一种用于透明导电材料的纳米均相复合金属氧化物导电粉末。

本发明进一步的目的是提供一种用于透明导电材料的纳米均相复合金属氧化物导电粉末的制造方法。

这种用于透明导电材料的纳米均相复合金属氧化物导电粉末包括In₂O₃、SnO₂、ZnO、Sb₂O₃主结晶相，以及主结晶相0.1～20％的由铟、锡、铅、锌、铋、锑、镓、锗、铝、铜、钛、镍、铁、钼、钒、铈、锆、铪、铌、钽、钌、铑等金属中任意两种及两种以上氧化物组成的掺杂相，该复合氧化物粉末具有单一均相组织结构。

本发明的用于透明导电材料的纳米均相复合金属氧化物导电粉末是使用这种方法制作的：粉末是由将铟、锡、铅、锌、铋、锑、镓、锗、铝、铜、钛、镍、铁、钼、钒、铈、锆、铪、铌、钽、钌、铑等金属中两种或两种以上金属按需要的成分比例配成合金熔化，将熔化的合金压入反应器，给反应器加上电压50～1000V，电流50～1000A，反应器中通入氧化性混合气，气态的金属原子和氧原子反应，在电阻热及强磁场作用下，熔融金属被雾化、气化、氧化，经骤冷处理，形成的两种以上纳米氧化物相互融合的均相体系。

其中，常见的主要用于透明导电材料的纳米均相复合金属氧化物导电粉末可以使用如下方法制造：