[发明专利]纳米钨掺杂二氧化锡粉体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米钨掺杂二氧化锡粉体的制备方法，该方法是将四氯化锡、偏钨酸铵配制成前驱体溶液，将其装入超声雾化器中，以空气作为载气，载气将雾化液滴通入管式炉中热解，用去离子水收集SnO₂:W粉体，将收集到的粉体烘干，在100~1200℃下进行退火0.5~10h，制得纳米钨掺杂二氧化锡粉体；本发明与已有技术相比，制备出的粉体可见光透过率高，红外和紫外的阻隔率高，具有良好的隔热性能，本发明制得球形的粉体，粒径分布均匀，不易团聚；本发明的粉体在太阳能电池材料、半导体气敏及湿敏元件、电子屏幕、透明涂层等诸多领域有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，具体涉及一种纳米钨掺杂二氧化锡（SnO₂:W）粉体及其利用超声雾化法的制备工艺。

背景技术

从人们日常出行的交通工具汽车、火车、飞机的当挡风玻璃到商业大厦及家庭住宅的玻璃墙，玻璃得到广泛的运用；随之人们对玻璃的透光性、隔热性等一系列的问题引起重视。太阳光分为红外光、可见光和紫外光，紫外光占太阳辐射能量的5%，紫外光的照射室内家具加剧老化，会使的皮肤张力丧失提前老化；红外光占太阳辐射能量的50%，红外光照射使室内的热量增加，夏季热量不断的进入室内造成温度升高，冬季热量又散发出去造成温度降低，消耗大量的能源夏季制冷冬季取暖。

二氧化锡是一种禁带宽（3.6eV）的n型半导体材料，具有四方相金红石结构，通过掺杂可以使二氧化锡成为n型半导体材料，促进掺杂的二氧化锡的光学选择性。锡资源具有储存丰富、价格便宜等优点。常见的以二氧化锡基底的粉体有氧化铟锡(ITO)、氧化锡锑(ATO)、氟掺杂氧化锡 (FTO)，但是这些氧化物存在有毒、热稳定性差、可见光透过率和近红外反射率都较低、隔热性能低、易腐蚀、成本高等问题；传统制备隔热透明粉体的方法存在设备昂贵，操作复杂，反应时间过长，过程不连续，易团聚不易成型，影响粉体的的使用性能。因此现有的技术还有待发展。

发明内容

为解决目前粉体的隔热性差，可见光的透过性低等问题，本发明提供了一种超声雾化法制备纳米钨掺杂二氧化锡粉体（SnO₂:W）的方法。

本发明技术方案如下：

（1）将四氯化锡和偏钨酸铵溶解于去离子水制得浓度0.01~2mol/L的前驱体，偏钨酸铵和四氯化锡的摩尔比为1:100～50:100；

（2）将步骤（1）前驱体倒入超声雾化器中进行雾化，以空气作为载气，载气将雾化后的液滴带入管式炉中在200℃~1200℃下进行热解，用去离子水收集钨掺杂二氧化锡粉体，将收集到的粉体烘干；最后在100~1200℃下退火0.5~10h，冷却后制得纳米钨掺杂二氧化锡粉体。

所述在前驱体中添加双氧水，超声震荡形成透明溶液，其中双氧水与前驱体的体积比为10~50:100，然后将透明溶液进行雾化。

所述超声雾化器的超声波频率是1.7~3.0MHz，雾化量为0.2L/h~0.7L/h。

本发明另一目的是提供上述方法制得的纳米钨掺杂二氧化锡粉体，将该粉体应用在隔热透明材料中，具有较高的可见光透过率和较低的红外透过率。

本发明的有益效果：

（1）生产过程简单，无需复杂的设备，可连续生产。超声波有利于分体形成球形，利用超声波的频率与功率的大小控制雾化液滴的尺寸，从而控制粉体的粒径大小，所得到的纳米粉体，为粒径分布均匀的球形，分散性好，热稳定性能好；

（2）SnO₂:W粉体具有高可见光透过率，红外和紫外的阻隔率较高，隔热性能好，无毒环保，成本低，易工业化生产。

附图说明

图1是实施例2所制备的纳SnO₂:W米粉体的扫描电镜（SEM）图；