一種鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體及其制備方法，所述鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的分子式為LaxYbySn(1-x-y)O2,其中，所述的x、y值之和為0.03~0.25。本發(fā)明提供的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體，是首次提出將鑭和鐿一起摻雜到二氧化錫中，提高粉體對紅外的吸收性。本發(fā)明得到的鑭/鐿共摻雜二氧化錫納米粉體粒徑小，分散均勻、團聚少。而且，本發(fā)明所述的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體是采用超聲波化學法，根據(jù)一定的摻雜比例將鑭和鐿兩種元素固溶于SnO2基體中，制備工藝簡單、高效、重現(xiàn)性好，有利于工業(yè)化。
【專利說明】一種鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米材料領(lǐng)域，尤其涉及一種鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]透明導電材料是21世紀的新型多功能材料，由于具有優(yōu)異的電學性質(zhì)和光學性質(zhì)而廣泛應用于光電顯示器件，透明電極、太陽能電池、隔熱窗、催化等領(lǐng)域。近幾年來研究的較多的透明導電材料是ITO (錫摻雜氧化銦)、ATO (銻摻雜氧化錫)和BTO (鉍摻氧化錫)。但是這些材料都存在原料價格昂貴或者隔熱保溫效果較差、可見光透過率較低等各方面的缺點。因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有隔熱材料的原料價格昂貴或者隔熱保溫效果較差、可見光透過率較低等問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體，其中，所述鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的分子式為LaxYbySn(1_x_y)02，其中，所述的x、y值之和為0.03~0.25。
[0005]一種如上所述的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的制備方法，其中，包括以下步驟:
S100、將水溶性錫鹽配制成錫鹽溶液，加入按一定摻雜比例稱取的鑭鹽和鐿鹽，攪拌至溶解，再加入適量分散劑，充分攪拌至鑭鹽和鐿鹽溶解完全；
S200、在上述溶液中加入脲，調(diào)節(jié)反應體系的PH值，攪拌至脲完全溶解；
S300、用氬氣洗滌上述溶液，在70-90°C及氬氣保護下，進行超聲波輻射，得到膠狀沉淀
物；
S400、將所述膠狀沉淀物經(jīng)過陳化后得到前驅(qū)體，將所述前驅(qū)體經(jīng)過過濾、洗滌、干燥、煅燒得到所述鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體；
所述可溶性錫鹽、鑭鹽和鐿鹽的摻雜比例為n (La3+) +n (Yb3+) / [n (La3+) +n (Yb3+) + (Sn4+)]=0.03、.25。
[0006]所述的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的制備方法，其中，步驟SlOO中，所述可溶性錫鹽為氯化鹽、硝酸鹽、檸檬酸鹽或氧化物；所述錫鹽溶液的溶度為0.2-1.0mol/L ;所述鑭鹽為鑭的氯化鹽、硝酸鹽、檸檬酸鹽或其氧化物；所述鐿鹽為三價鐿的氯化鹽、硝酸鹽、檸檬酸鹽或者是Yb203。
[0007]所述的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的制備方法，其中，步驟SlOO中，所述分散劑為聚乙二醇、丙三醇或檸檬酸，其用量為錫鹽質(zhì)量的廣2% ;所述攪拌過程是在5(T70°C條件下進行的。[0008]所述的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的制備方法，其中，步驟S200中，將反應體系PH值調(diào)至3-5。
[0009]所述的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的制備方法，其中，步驟S300中，采用的超聲波輻射頻率為20.8IkHz,24.45kHz,30.1OkH或40.34kHz，輻射時間為2-4h。
[0010]所述的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的制備方法，其中，步驟S400中，所述陳化時間為5-20h。
[0011]所述的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的制備方法，其中，步驟S400中，所述過濾、洗滌的具體過程為減壓抽濾，同時用蒸餾水洗滌前驅(qū)體兩次，再用體積分數(shù)為10%的乙醇溶液洗滌至濾液呈中性，最后用無水乙醇洗滌兩次。
[0012]所述的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的制備方法，其中，步驟S400中，所述干燥的方式為鼓風干燥、真空干燥、冷凍干燥或微波干燥。
[0013]所述的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的制備方法，其中，步驟S400中，所述煅燒過程的溫度為60(T7 0(TC，煅燒時間為3-5h。
[0014]有益效果:本發(fā)明提供的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體，是首次提出將鑭和鐿一起摻雜到二氧化錫中，提高粉體對紅外的吸收性。本發(fā)明得到的鑭/鐿共摻雜二氧化錫納米粉體粒徑小，分散均勻、團聚少。而且，本發(fā)明所述的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體是采用超聲波化學法，根據(jù)一定的摻雜比例將鑭和鐿兩種元素固溶于SnO2基體中，制備工藝簡單、高效、重現(xiàn)性好，有利于工業(yè)化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實施例1中鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的SHM圖。
[0016]圖2為本發(fā)明實施例1中鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的XRD譜圖。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明提供一種鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體及其制備方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0018]本發(fā)明提供一種鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體，是在二氧化錫中同時摻雜鑭和鐿，其分子式為LaxYbySn(1_x_y)02，其中，所述的x、y值之和為0.03、.25。本發(fā)明中采用超聲波化學法將鑭和鐿兩種元素固溶于SnO2基體，所得到的納米粉體粒徑小，分散均勻、團聚少，而且制備工藝簡單、高效、重現(xiàn)性好，有利于工業(yè)化。所述鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體適用于建筑玻璃的隔熱保溫，能在保證具有較高的可見光透過率的同時，隔熱效果好，而且具有成本優(yōu)勢。
[0019]本發(fā)明提供中還提供所述鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的制備方法，具體包括以下步驟:
S100、將水溶性錫鹽配制成一定濃度的錫鹽溶液，依次加入按一定摻雜比例稱取的鑭鹽和鐿鹽，在適當溫度下攪拌至溶解，再加入適量分散劑，充分攪拌至鑭鹽和鐿鹽溶解完全。
[0020]其中，所述可溶性錫鹽為氯化鹽、硝酸鹽、檸檬酸鹽或氧化物。所述鑭鹽為鑭的氯化鹽、硝酸鹽、檸檬酸鹽或其氧化物。所述鐿鹽為三價鐿的氯化鹽、硝酸鹽、檸檬酸鹽或者是Yb203。所述分散劑為聚乙二醇、丙三醇或檸檬酸，其用量為錫鹽質(zhì)量的廣2%，采用這類分散劑及用量能有效控制超細微粒的團聚，從而保證得到分散均勻、粒徑小的納米粉體。所述錫鹽溶液的溶度為0.2 to 1.0mol/L，該濃度的錫鹽有利于溶解完全，以保證所得溶液均勻。所述可溶性錫鹽、鑭鹽和鐿鹽的摻雜比例為n (La3+) +n (Yb3+) / [n (La3+) +n (Yb3+) + (Sn4+) ] =0.03~0.25。所述攪拌過程在5(T70°C條件下進行的。
[0021]S200、在上述溶液中加入一定量的脲，調(diào)節(jié)反應體系的PH值，攪拌至脲完全溶解。
[0022]其中，脲用量為η (脲)=4n (Sn4+) +3n (Bi3++Yb3+)，將反應體系PH值調(diào)至3~5，以使金屬粒子沉淀完全而又不至于生成水和氫氧化物。
[0023]S300、用氬氣洗滌上述溶液l(T30min，并在7(T90°C及氬氣保護下，在超聲波輻射下進行化學反應，得到膠狀沉淀物。
[0024]其中，采用的超聲波輻射頻率為20.81kHz、24.45kHz、30.1OkH或40.34kHz，輻射時間為2~4h。
[0025]S400、將所述膠狀沉淀物經(jīng)過陳化后得到前驅(qū)體，將所述前驅(qū)體經(jīng)過過濾、洗滌、干燥、煅燒得到鑭和鐿共摻雜的二氧化錫納米粉體。
[0026]其中，所述陳化時間為5~20h。所述過濾、洗滌的具體過程為減壓抽濾，并同時用蒸餾水洗滌前驅(qū)體兩次，再用體積分數(shù)為10%的乙醇溶液洗滌至濾液呈中性，最后用無水乙醇洗滌兩次。所述干燥的方式為鼓風干燥、真空干燥、冷凍干燥或微波干燥。所述煅燒過程的溫度為60(T70(TC，煅燒時間為3~5h。
[0027]本發(fā)明中采用超聲波化學法將鑭和鐿兩種元素固溶于SnO2基體，制備工藝簡單、高效、重現(xiàn)性好，有利于工業(yè)化。所得到的納米粉體粒徑小，分散均勻、團聚少，適用于建筑玻璃的隔熱保溫，能在保證具有較高的可見光透過率的同時，隔熱效果好，而且具有成本優(yōu)勢。
[0028]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細的描述，但本發(fā)明不限于所給出的例子。
[0029]實施例1
按照目標產(chǎn)物Laatl3Ybatl5Sna92O2稱樣，稱取7.0lgSnCl4.5H20加入IOOml去離子水，配制成0.2mol/L的溶液；再在溶液中依次加入0.40gLa (NO3) 3.5Η20和0.15gYb203 ;置于50°C的水浴環(huán)境中攪拌至原料完全溶解，加入0.0.2gPEG-600，充分攪拌形成透明溶液；在上述溶液中加入5.2g脲，攪拌至形成透明溶液；將上述溶液用氬氣洗滌15min，然后在80°C及氬氣保護下，插入超聲波探管，用頻率為20.SlkHz超聲波輻射4h，得到乳白色膠狀沉淀物；將膠狀沉淀物陳化5h后過濾，并用蒸餾水洗滌兩次，再用體積分數(shù)為10%的乙醇溶液洗滌至濾液呈中性，最后用無水乙醇洗滌兩次；將所得前驅(qū)體于80°C下干燥數(shù)小時后研磨成粉末，將粉末置于馬沸爐中，于600°C下保溫3h，隨爐冷卻即可得到鑭、鐿摻雜的二氧化錫納米粉體。
[0030]所得粉體經(jīng)SEM (日立公司的S_3400N(II)型掃描電子顯微鏡)觀察表明，粉體呈現(xiàn)單分散性，粒徑均勻，見附圖1。所得產(chǎn)物的XRD譜圖如附圖2所示，結(jié)果顯示四方相SnO2的特征峰，未見其他明顯的雜質(zhì)峰，表明鑭鐿固溶于SnO2基體中。
[0031]實施例2
按照目標產(chǎn)物Laaci5Ybatl5Sna9tlO2稱樣，稱取7.0lgSnCl4.5H20加入IOOml去離子水，配制成0.2mol/L的溶液；再在溶液中依次加入0.40gLaCl3和0.25gYb203 ;置于80°C的水浴環(huán)境中攪拌至原料完全溶解，加入0.1-0.2gPEG-600，充分攪拌形成透明溶液；在上述溶液中加入5.3g脲，攪拌至形成透明溶液；將上述溶液用氬氣洗滌lOmin，然后在80°C及氬氣保護下，插入超聲波探管，用頻率為30.1OkHz超聲波輻射4h，得到乳白色膠狀沉淀物；將膠狀沉淀物陳化1Oh后過濾，并用蒸餾水洗滌兩次，再用體積分數(shù)為10%的乙醇溶液洗滌至濾液呈中性，最后用無水乙醇洗滌兩次；將所得前驅(qū)體于80°C下干燥數(shù)小時后研磨成粉末，將粉末置于馬沸爐中，于600°C下保溫3h，隨爐冷卻即可得到納米粉體。
[0032]實施例3
按照目標產(chǎn)物Laatl5YbaitlSna85O2稱樣，稱取7.0lgSnCl4.5H20加入1OOml去離子水，配制成0.2mol/L的溶液；再在溶液中依次加入1.86gLa2 (SO4)3和0.32gYb203 ;置于60°C的水浴環(huán)境中攪拌至原料完全溶解，加入0.1-0.2gPEG-600，充分攪拌形成透明溶液；在上述溶液中加入5.7g脲，攪拌至形成透明溶液；將上述溶液用氬氣洗滌lOmin，然后再80°C及氬氣保護下，插入超聲波探管，用頻率為40.34kHz超聲波輻射4h，得到乳白色膠狀沉淀物；將膠狀沉淀物陳化24h后過濾，并用蒸餾水洗滌兩次，再用體積分數(shù)為10%的乙醇溶液洗滌至濾液呈中性，最后用無水乙醇洗滌兩次；將所得前驅(qū)體于80°C下干燥數(shù)小時后研磨成粉末，將粉末置于馬沸爐中，于600°C下保溫3h，隨爐冷卻即可得到納米粉體。
[0033]應當理解的是，本發(fā)明的應用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體，其特征在于，所述鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的分子式為LaxYbySn(1-x-y)02，其中，所述的x、y值之和為0.03-0.25。
2.一種如權(quán)利要求1所述的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: S100、將水溶性錫鹽配制成錫鹽溶液，加入按一定摻雜比例稱取的鑭鹽和鐿鹽，攪拌至溶解，再加入適量分散劑，充分攪拌至鑭鹽和鐿鹽溶解完全； S200、在上述溶液中加入脲，調(diào)節(jié)反應體系的PH值，攪拌至脲完全溶解； S300、用氬氣洗滌上述溶液，在70-90°C及氬氣保護下，進行超聲波輻射，得到膠狀沉淀物； S400、將所述膠狀沉淀物經(jīng)過陳化后得到前驅(qū)體，將所述前驅(qū)體經(jīng)過過濾、洗滌、干燥、煅燒得到所述鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體； 所述可溶性錫鹽、鑭鹽和鐿鹽的摻雜比例為n (La3+) +n (Yb3+) / [n (La3+) +n (Yb3+) + (Sn4+)]=0.03、.25。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的制備方法，其特征在于，步驟SlOO中，所述可溶性錫鹽為氯化鹽、硝酸鹽、檸檬酸鹽或氧化物；所述錫鹽溶液的溶度為0.2-1.0mol/L ;所述鑭鹽為鑭的氯化鹽、硝酸鹽、檸檬酸鹽或其氧化物；所述鐿鹽為三價鐿的氯化鹽、硝酸鹽、檸檬酸鹽或者是Yb203。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的制備方法，其特征在于，步驟SlOO中，所述分散劑為聚乙二醇、丙三醇或檸檬酸，其用量為錫鹽質(zhì)量的f 2% ;所述攪拌過程是在5(T70°C條件下進行的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的制備方法，其特征在于，步驟S200中，將反應體系PH值調(diào)至3-5。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的制備方法，其特征在于，步驟S300中，采用的超聲波輻射頻率為20.8IkHz,24.45kHz,30.1OkH或40.34kHz，輻射時間為2-4h。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的制備方法，其特征在于，步驟S400中，所述陳化時間為5-20h。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的制備方法，其特征在于，步驟S400中，所述過濾、洗滌的具體過程為減壓抽濾，同時用蒸餾水洗滌前驅(qū)體兩次，再用體積分數(shù)為10%的乙醇溶液洗滌至濾液呈中性，最后用無水乙醇洗滌兩次。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的制備方法，其特征在于，步驟S400中，所述干燥的方式為鼓風干燥、真空干燥、冷凍干燥或微波干燥。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑭鐿共摻雜二氧化錫納米粉體的制備方法，其特征在于，步驟S400中，所述煅燒過程的溫度為60(T70(TC，煅燒時間為3-5h。
【文檔編號】C01G19/02GK103449507SQ201310327434
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】呂維忠, 林俊君, 蘇澤飛, 黃旭珊, 潘亞美 申請人:深圳大學, 深圳市德厚科技有限公司