[发明专利]一种浅色导电纳米粉体材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种浅色导电纳米粉体材料的制备方法。

背景技术

氧化锌是一种应用范围极广的半导体光电材料，其室温下带隙为3.37eV，激子束缚能高达60meV。掺铝氧化锌(Zinc Aluminium Oxide，简称ZAO)是氧化锌与氧化铝形成的置换型固溶体，不仅紫外线吸收性能好、化学稳定性高，而且具有颜色浅、可见光透过率高、导电性好等特性，可以广泛应用于抗静电涂料、橡胶和塑料等领域，有取代导电性好但价格昂贵的ITO(In₂O₃:Sn)材料的趋势。

目前，有关纳米ZAO纳米材料的研究主要集中在薄膜的制备及相关性能的研究上。ZAO纳米膜材料虽然可以广泛应用于显示器件的透明电极、透明导电玻璃、低辐射玻璃和太阳能电池等领域，但由于自身结构的限制，无法像粉体材料那样作为功能性填料使用，也就制约了它在其他诸多领域的应用，而ZAO纳米粉体材料可以与膜材料实现应用上的互补。现今关于粉体材料的制备研究报道还很少，其合成方法也仅局限于化学共沉淀法(EP-A-404087，EP-A-405364)，超声-模板法(罗重霄，等。2008，24(6)：1007-1011)等。这些方法虽然可以精确控制各组分的含量，使不同组分之间实现分子/原子水平的混合，且反应物溶液浓度高，有较高的产率，但在克服产物团聚，控制产物粒径及提高分散性等方面还有很大的研究空间。

本发明提出一种新的制备ZAO纳米粉体材料的方法，即自燃烧制备法，着眼于提高ZAO粉体材料的导电性和分散性，利用自燃烧实现前驱物分子水平上的混合，使ZAO晶格中铝的掺杂更加均匀有序，促进稳定固溶体的形成；同时，助燃剂的加入克服了粉体间的团聚，有效控制了产物的粒径尺寸，提高了产物的分散性。由于本发明采用的制备方法具有设备简单、合成效率高、生产成本低、产物分散性和导电性佳等特点，因此，具有很强的工业可行性。

发明内容

本发明的目的在于提出一种浅色导电纳米粉体材料-ZAO纳米粉体的制备方法，获得粒径均匀、导电性能良好的浅色导电纳米粉体，解决现有抗静电领域使用的导电粉体颜色深、不易调色的不足，同时降低ZAO纳米粉体的生产成本，更好地实现产物粒径大小及分布的均匀可控。

本发明提出新型的浅色导电纳米粉体材料-ZAO纳米粉体的制备方法，采用自燃烧的方法进行制备，其具体步骤为：称区一定量的锌源(如Zn(NO₃)₂·6H₂O等)，铝源(如Al(NO₃)₃·9H₂O等)和助燃剂(甘氨酸等有机小分子物质)放入研钵中，研磨均匀，在烘箱中烘干至胶状，放入马弗炉中，设置煅烧温度为500～800℃，煅烧时间为1～5h，煅烧结束后自然冷却至室温，即可获得浅黄色掺铝纳米氧化锌粉体。具体条件为：

锌原子和铝原子的原子个数之比为：100∶2；

助燃剂的质量为：锌源和铝源原料总质量的10％～100％；

前驱物烘干：烘箱温度为75～100℃，烘干时间2～8h；

前驱物锻烧：煅烧温度为500～800℃，煅烧时间1～5h。

本发明中，研磨是为了使反应原料能够混合均匀；

本发明中，烘干是为了蒸去混合物中游离的自由水分子，以便于后续操作。

本发明中，由于所得的胶状物在分解过程中会产生大量的气体，使反应体系疏松，有效地防止了团聚现象的发生。

本发明经过煅烧后得到的产物，颜色为浅黄色粉体，粒径达到纳米量级，并具有良好的分散性。

本发明具有如下优点：

1、首次提出利用自燃烧来制备掺铝纳米氧化锌。助燃剂的加入，在分解过程中膨胀并产生大量气体，使反应体系疏松，有效防止了团聚现象的发生。

2、本发明所用的原材料来源丰富而且廉价，制备工艺简单。

3、利用本发明制备的产物同同类产品相比，具有纯度高、颜色浅、粒径小且均一、导电性佳、无团聚现象、易于分散等特点。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：