[发明专利]一种掺杂ITO纳米粒子的玻璃及其制备方法

说明书

本发明公开了一种掺杂ITO纳米粒子的玻璃及其制备方法，采用均匀分布有纳米级微孔的多孔玻璃，在微孔中原位制备出ITO纳米粒子，能够有效的限制粒子的尺寸，并使ITO纳米粒子在玻璃中具有较好的分散性，其工艺简单、制备方便，高温烧结后，多孔玻璃孔道闭合，玻璃的强度大大提高，玻璃中均匀分散有ITO纳米粒子，能够使玻璃的短波发光性能显著提高。本发明将ITO纳米粒子均匀分布于玻璃基质中，结合二氧化硅玻璃的高化学稳定性，其能更好地发挥ITO本身特有的非线性、等离子体特性及缺陷发光等特性而应用于非线性光学、荧光增强、表面等离子体传感、光催化、光纤通信等领域。

技术领域

本发明属于玻璃的制备领域，更具体地说，涉及一种掺杂ITO(氧化铟锡)纳米粒子的玻璃及其制备方法。

背景技术

掺杂半导体氧化物纳米粒子得到的复合材料可实现室温下的激子发射，产生近紫外的短波发光，具有压电、光电等效应，可用于光源、探测器、光波导等器件的研制。此外，半导体氧化物与稀土离子共掺的复合材料可实现能量传递等，促进稀土离子的发光，这在光通信领域有着重要的意义。某些掺杂半导体氧化物纳米粒子得到的复合材料还具有催化性能，在光催化领域意义非凡。某些掺杂半导体氧化物纳米粒子的复合物在气体传感方面也有重要应用。

目前，在玻璃基质中制备均匀分布的半导体氧化物纳米粒子主要的制备方法有：熔融法、溶胶凝胶法等，这些工艺相对比较成熟。但是，这些方法却存在着不足之处，例如：融熔法需要将半导体氧化物和玻璃料混合后在高温下进行熔融，由于玻璃体系粘度大，要实现半导体氧化物纳米粒子在玻璃基质中均匀分散比较困难；而溶胶凝胶法在制备玻璃的同时将含有半导体的盐溶液与玻璃熔胶混合，通过后处理能够得到掺杂半导体氧化物纳米粒子玻璃，半导体氧化物纳米粒子的分散相对较均匀，但是这种制备方法，工艺复杂、生产周期较长、污染性大，而且玻璃的强度比较低，达不到实际应用的要求。

ITO(氧化铟锡)是一种高度简并的N型半导体，它的二维薄膜材料以高的可见光透过率和红外线反射率、优良的导电性及较好的蚀刻性能而广泛应用于液晶显示器、太阳能电池、透明电极、抗反射膜等领域，薄膜状的ITO(氧化铟锡)的制备方法主要是磁控溅射和旋涂法，但是薄膜状的ITO(氧化铟锡)并不能完全发挥其研究及应用价值。

近几年，基于ITO(氧化铟锡)的非线性、等离子体特性及其缺陷发光，许多研究者将研究重点转移到ITO(氧化铟锡)纳米粒子。而现有技术的ITO(氧化铟锡)纳米粒子的制备方法包括机械混合法、溶胶凝胶法、喷雾热分解法、共沉淀法、水热合成法等。其中机械混合法制备过程中易混入较多杂质，且生产周期较长；溶胶凝胶法周期长、颗粒的烧结性差、容易团聚；喷雾热分解法条件难以控制、反应过程复杂、对设备要求较高；共沉淀法中沉淀剂的加入可能会产生局部浓度过高而导致团聚和不够均匀；水热合成法需要在密封良好的反应釜中进行，非可视性。此外，采用这些方法将ITO纳米粒子均匀分散到玻璃基质中的可实现性较差。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种掺杂ITO(氧化铟锡)纳米粒子的玻璃及其制备方法，其制备出的ITO纳米粒子分布均匀，并且工艺简单、制备方便，由此解决现有技术掺杂半导体氧化物纳米粒子的玻璃制备方法的可实现性差、不能真正将半导体氧化物纳米粒子掺杂入玻璃基质中；半导体氧化物纳米粒子在玻璃中分散不均匀，或者污染性大、工艺复杂、生产周期较长、玻璃强度较低等的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种掺杂ITO纳米粒子的玻璃的制备方法，包括如下步骤：

(1)将铟盐和锡盐溶于水中，配制含有铟离子和锡离子的混合溶液；

(2)将多孔玻璃置于所述含有铟离子和锡离子的混合溶液中至少浸泡24小时，得到浸泡后的多孔玻璃；

(3)将所述浸泡后的多孔玻璃置于空气气氛中烧结，制备得到掺杂ITO纳米粒子的玻璃。