一种纳米掺锑氧化锡的生产方法 所属技术领域
本发明涉及一种纳米掺锑氧化锡的生产方法。
背景技术
纳米掺锑氧化锡(ATO)是一种N型半导体材料，纳米掺锑氧化锡具有良好的导电性，浅色透明性，良好的耐侯性，稳定性和低红外发射率，是一种极具潜力的多功能导电材料，主要用于导电涂料，抗静电涂料，导电纤维和塑料，隔热涂料等方面。国内外许多科研人员都致力于该材料的研究开发，制备方法有溶胶-凝胶法，金属醇盐水解法，化学共沉淀法，水热法等。大多以四氯化锡，三氯化锑为原料，并使用了氯气(四氯化锡的生产要使用氯气)、硝酸和无水乙醇、丁醇、异戊醇等有机溶剂。生产过程使用剧毒危险化学品氯气、硝酸和易燃易爆有机溶剂，生产存在不安全性和成本高的缺点。
如专利号为01113010.5，名称为一种掺锑二氧化锡浅色导电粉的制备方法的发明专利：在三氯化锑的水溶液中，加入配位剂与锑形成配合物，然后加入四氯化锡溶液，再加入碱液，再加入有机小分子沉淀剂，在氢氧化物前驱体的表面均匀包覆一层非氢氧化物沉淀，获得一种导电粉体前驱体，并进行煅烧，得到纳米级的类球形导电粉体；
专利号为03115830.7，名称为浅色锑掺杂纳米氧化锡粉体的制备方法的发明专利：包括酸性混合溶液的配制、氨水中和沉淀反应以及沉淀物洗涤、烘干、过筛和煅烧工艺，其特征在于：(1)酸性混合溶液是将硝酸溶液滴加到锡粉、三氧化二锑中，硝酸的浓度为1-12mol/L，酸性混合液中锡的浓度为0.2-2mol/L，锑/锡的物质的量之比为1∶100-15∶100；(2)酸性混合液和氨水是以并流滴加的方式滴加到蒸馏水中，控制pH值而得沉淀物。最后经400-900℃煅烧2-4小时，得到分散性好、团聚少、平均晶粒尺寸为15nm左右的浅色纳米氧化锡导电粉体；
专利号为CN200810229400.4名称为一种锑掺杂二氧化锡纳米粉体及其制备方法的发明专利：搅拌下，将锑的醇溶液和氨水同时加入锡溶液中，15-60min内加入完毕，反应液的pH值位于3-4之间，然后将反应溶液在50-70℃的条件下陈化2-5h，过滤、水洗以去除其中的水溶性无机盐，分散于有机溶剂，干燥除去有机溶剂；煅烧0.5-3h，即可得到深蓝色的ATO纳米粉体；
吴湘伟、陈振华、黄培云(中南大学材料科学与工程学院、湖南大学材料科学与工程学院)[机酸酐在纳米掺锑氧化锡粉体制备中的应用]。以SnCl4·5H2O，SbCl3为原料，用醇盐水解法制备了掺锑氧化锡(antimony doped tin oxide，ATO)纳米粉体；
龚圣、陈泽成等(华南理工大学化学与化工学院)[纳米锑掺杂氧化锡的制备及表征]以无机盐SnCl4·5H2O和SbCl3为初始原料，以乙醇作为溶剂，采用溶胶-凝胶法结合超临界流体干燥(supercritical fluid drying，SCFD)技术制备了纳米锑掺杂氧化锡；
专利号为200310108073.4，名称为一种掺锑的氧化锡无机纳米导电粉体的制备方法的发明专利：(1)混合盐溶液是将含锡、锑等的金属单质、氧化物、盐类与硝酸、有机物溶解到蒸馏水中形成澄清透明的溶液，其中硝酸的浓度为1-12mol/L，酸性混合液中锡的浓度为0.2-2mol/L，锑/锡的物质的量之比为1∶100-20∶100，有机物与金属盐的量比为0.2∶1-5∶1；(2)将氨水缓慢滴加到混合盐溶液中，控制最终pH值得到透明溶液。将该透明溶液置于烘箱中进行热聚合反应得到凝胶，将凝胶300-400℃热处理数小时得到灰黑色灰状产物，最后经500-900℃煅烧1-4小时，得到分散性好、团聚少、平均晶粒尺寸为小于30nm，电阻率低于7＊10-2Ωcm的浅色无机纳米氧化锡导电粉体。
【发明内容】
为克服上述不足，本发明提供一种纳米掺锑氧化锡的生产方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：将锡的有机前驱体草酸亚锡和含锑物质的混合物在250℃-800℃的温度下进行充分热分解，热分解后的掺锑氧化锡初制品经充分搅拌均匀后在800℃-1500℃的温度下进行氧化焙烧15-90分钟，得蓝色纳米掺锑氧化锡粉末。
含锑物质选自金属锑粉、草酸锑、草酸锑铵、醋酸锑、柠檬酸锑、酒石酸锑铵、羧酸锑、三氧化二锑、五氧化二锑中的至少一种
草酸亚锡与含锑物质，其质量百分比按化学计算量为：SnO2：60％-99％；Sb2O3：1％-40％。
氧化焙烧后的掺锑氧化锡粉体产品为粒度均匀的类球状粉体，其一次粒径小于100纳米。
本发明的有益效果是：本方法摈弃了剧毒危险化学品氯气、硝酸和易燃易爆的有机溶剂，整个生产过程无污染物排放。工艺和设备简单，生产过程安全环保，生产成本较低，为安全低成本的工业生产创造了条件。
下面结合实施例和附图对本发明进一步说明。
图1为本发明制得的纳米掺锑氧化锡电镜图。
实施方式
实例一：
草酸亚锡100g、三氧化二锑8.1g混合均匀，于500℃热分解40分钟，热分解后的初制品充分混合均匀后于1100℃氧化焙烧40分钟，得浅蓝色纳米掺锑氧化锡粉末。产品经电镜分析为粒度均匀的类球状粉体，其XRD图谱与二氧化锡标准图谱吻合，经粒度分析仪分析其一次粒径100％小于100纳米，掺锑量的不同和焙烧温度的不同生产出的纳米掺锑氧化锡有不同的电阻率。
实例二：
草酸亚锡98g、草酸锑2g，混合均匀于350℃热分解60分钟，热分解后的初制品，充分搅拌均匀后于950℃氧化焙烧80分钟，得浅蓝色纳米掺锑氧化锡。产品经电镜分析为粒度均匀的类球状粉体，其XRD图谱与二氧化锡标准图谱吻合，经粒度分析仪分析其一次粒径100％小于100纳米，掺锑量的不同和焙烧温度的不同生产出的纳米掺锑氧化锡有不同地电阻率。
实例三：
草酸亚锡60g、草酸锑40g，混合均匀于700℃热分解30分钟，热分解后的初制品，充分搅拌均匀后于1300℃氧化焙烧25分钟，得浅蓝色纳米掺锑氧化锡。产品经电镜分析为粒度均匀的类球状粉体，其XRD图谱与二氧化锡标准图谱吻合，经粒度分析仪分析其一次粒径100％小于100纳米，掺锑量的不同和焙烧温度的不同生产出的纳米掺锑氧化锡有不同的电阻率。
实例四：
草酸亚锡100g、草酸锑铵10.5g，混合均匀于600℃热分解40分钟，热分解后的初制品，充分搅拌均匀后于1150℃氧化焙烧40分钟，得浅蓝色纳米掺锑氧化锡。产品经电镜分析为粒度均匀的类球状粉体，其XRD图谱与二氧化锡标准图谱吻合，经粒度分析仪分析其一次粒径100％小于100纳米，掺锑量的不同和焙烧温度的不同生产出的纳米掺锑氧化锡有不同的电阻率。