氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于化學(xué)計量【技術(shù)領(lǐng)域】。以氧化銦錫材料基本元素構(gòu)成為基礎(chǔ)，氧化銦為主體，輔以氧化錫等摻雜金屬元素，由幾種梯度分布的、不同含量的摻雜材料構(gòu)成氧化銦錫化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。采用均相共沉淀和溶膠凝膠法相結(jié)合工藝制備。本發(fā)明涉及的氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，為摻雜金屬元素的氧化銦錫粉末，氧化錫含量在1%~10%之間，梯度分布；摻雜金屬元素的含量在0.05%~0.5%之間，梯度分布，摻雜金屬元素為Fe、Cu、Pb、Zn、Ca或Mg中的一種或幾種；余量氧化銦。該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，成分可設(shè)計性強，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)疏松，粉體粒徑和元素分布均勻，元素覆蓋面廣，元素含量分布合理，適用于元素分析用設(shè)備儀器的檢定與校準(zhǔn)。
【專利說明】氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)計量【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備技術(shù)，特別涉及氧化銦錫材料 化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 氧化銦錫（ITO)是一種η型寬禁帶半導(dǎo)體，ITO的發(fā)射率、透過率等光譜特性優(yōu)異， 在許多方面得到應(yīng)用，如電學(xué)材料、透明電極材料、太陽能電池材料，特別是在屏幕顯示技 術(shù)方面有著廣泛的應(yīng)用；ITO是一種新型的寬頻譜偽裝隱身吸收劑，在復(fù)合隱身方面具有 巨大的應(yīng)用前景。
[0003]ITO粉體的制備方法常用的有共沉淀法、水熱法、溶膠-凝膠法、噴霧燃燒法等。溶 膠凝膠法和共沉淀法是濕法制備工藝的主要手段。
[0004] 溶膠凝膠法一般以金屬或金屬鹽、高聚物以及醇鹽作源物質(zhì)，利用醇鹽的水解縮 聚反應(yīng)形成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該方法反應(yīng)條件溫和，可準(zhǔn)確控制化學(xué)計量比，但銦錫的金屬醇 鹽價格昂貴、不易獲得。
[0005] 化學(xué)共沉淀法一般是向銦錫的鹽溶液中滴加氨水或者其他堿溶液，制備出銦錫氫 氧化物沉淀，經(jīng)過燒結(jié)得到ITO粉末。該工藝制備過程簡單，易于控制，但是燒結(jié)的粉末團 聚嚴(yán)重，難以分散。
[0006] 宋偉明等在"水基溶膠凝膠法制備納米氧化銦錫粉末"（《應(yīng)用化學(xué)》2008, 25 (4)) 介紹的制備方法是以In和SnCl4 ·5Η20為原料，聚乙二醇(平均分子量20000)為分散劑，控 制溶膠凝膠過程，在水溶液中形成了穩(wěn)定的溶膠凝膠，通過溶膠滲析、凝膠轉(zhuǎn)化，得到了穩(wěn) 定的銦錫混合凝膠。將凝膠60°C真空干燥，500°C煅燒，得到納米ITO粉體。
[0007] 黎鉉海等在"化學(xué)液相共沉淀法制備ITO納米粉體的工藝研究"(《金屬礦山》2008， (9))中以4N銦、錫錠為原料，以25%氨水為沉淀劑，采用點滴法滴加氨水的方式來制備ITO 納米粉體。在液相中加入1%硅酸鈉，反應(yīng)溫度為60°C，反應(yīng)終點pH值為8. 0、老化時間為 2h，800°C煅燒4h的條件下，得到立方晶系ITO粉體。
[0008] CN101628814A"銦錫氧化物粉末的制備方法"采用銦鹽和錫鹽的混合液與堿性溶 液混合得到混合前驅(qū)物沉淀；前驅(qū)物沉淀用去離子水或蒸餾水清洗并過濾，得到銦錫混合 前驅(qū)物；對銦錫混合前驅(qū)物凍干除水、再高溫煅燒，得到氧化銦錫粉。
[0009] 現(xiàn)有文獻報道的研究目的更關(guān)注氧化銦錫材料的形成，對雜質(zhì)元素含量控制的研 究未見報道，到目前為止，國內(nèi)、國外公開發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中未見氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo) 準(zhǔn)物質(zhì)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是根據(jù)氧化銦錫材料化學(xué)成分分析的需要，提供一種含有預(yù)期摻雜 元素的氧化銦錫粉體，作為氧化銦錫材料化學(xué)元素定量分析的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；本發(fā)明的同時提 供該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法。 toon] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，以氧化銦錫材料基本元素構(gòu)成為設(shè)計依據(jù)，以氧化 銦為主體，輔以氧化錫等摻雜金屬元素，由幾種梯度分布的、不同含量的摻雜材料構(gòu)成氧化 銦錫化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。其制備方法以銦、錫硝酸鹽為主體，摻雜微量金屬元素，采用均相 共沉淀和溶膠凝膠法相結(jié)合工藝，以氨水為沉淀劑，聚乙烯吡咯烷酮（PVP)為分散劑，采用 金屬氫氧化物共沉淀法制備前軀體，經(jīng)過除水、干燥、程序升溫?zé)Y(jié)得到預(yù)期化學(xué)成份含量 的氧化銦錫化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。
[0012] 本發(fā)明涉及的氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，為摻雜金屬元素的氧化銦錫粉 末，氧化錫含量在1%~10%之間，梯度分布；摻雜金屬元素的含量在〇. 〇5%~0. 5%之間，梯度分 布，摻雜金屬元素為？6、(：11、？13、211、0&或1%中的一種或幾種 ；余量氧化銦。
[0013] 本發(fā)明涉及的氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)由3~5個氧化錫及摻雜金屬含量 呈梯度分布的的樣品組成。
[0014] 本發(fā)明涉及的氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法，制備工藝包括合成、 脫水、干燥、燒結(jié)、定值五個工序： (1) 合成：用優(yōu)級純硝酸溶解銦粉成溶液、優(yōu)級純鹽酸溶解錫粉成溶液；與摻雜金屬元 素的硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液混合，加入預(yù)制ITO干粉質(zhì)量18%~25%的PVP，在水浴中攪拌至物料恒 溫在59°C?65°C，用氨水沉淀至pH8. 0~8. 2之間，繼續(xù)攪拌30min，室溫靜置陳化2h以上， 得到均相沉淀物A; (2) 脫水：采用無元素?fù)p失的方式脫除沉淀物A中的水，得到類凝膠狀前驅(qū)物B; (3) 干燥：在110~120°C下干燥前驅(qū)物B得到前驅(qū)物C; (4) 燒結(jié)：在壓縮空氣存在下，對前驅(qū)物C進行燒結(jié)，燒結(jié)程序為：140°C~160°C(30min ~50min),250°C-350°C(50min~70min) ；450°C-550°C(50min~70min) ；600°C-650°C (60min~80min);700°C~75(TC(20min~40min) ;140°C?550°C各恒溫點間的升溫速度 2~4°C/min，隨爐降溫得到蓬松的蜂窩狀固體，粉碎得到標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)候選物D; (5) 定值：用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法對標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)候選物D進行定值得到預(yù)期含 量的單個標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品，匹配3~5個梯度分布的摻雜金屬含量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品，得到本發(fā) 明涉及的氧化銦錫化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。
[0015] 本發(fā)明涉及氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法，其特征在于：干燥工序 前驅(qū)物B的物料鋪層厚度小于5cm，干燥條件為110~120°C下烘干6h以上。
[0016] 本發(fā)明涉及氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述脫水 工序采用負(fù)壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除水工藝。
[0017] 本發(fā)明涉及氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié) 工序采用微波程序燒結(jié)工藝。
[0018] 本發(fā)明涉及氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié) 工序用壓縮空氣壓力為20~40psi。
[0019] 本發(fā)明涉及氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述PVP 用量占預(yù)制干粉質(zhì)量的18?22%。
[0020] 本發(fā)明涉及的氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，成分可設(shè)計性強，均勻性、穩(wěn)定性 好，元素覆蓋面廣，元素含量分布合理，適用于元素分析用設(shè)備儀器的檢定與校準(zhǔn)。
[0021] 本發(fā)明涉及氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法，可控性好，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)疏 松，粉體粒徑和元素分布均勻，特別適用于化學(xué)成分量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備。
[0022] 四、【具體實施方式】 下面結(jié)合具體實施例對發(fā)明涉及的技術(shù)方案進行進一步描述，但不作為對發(fā)明涉及技 術(shù)方案的具體內(nèi)容的限制，通過組分比例調(diào)整可以制備不同元素含量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。
[0023] 氧化銦錫標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的設(shè)計組分含量如表1所示，適用于氧化銦錫材料中錫、鐵、 銅、鉛、鋅、鈣、鎂元素的測定。
[0024] 表IITO成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的設(shè)計成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)）單位：％

【權(quán)利要求】
1. 一種氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，為摻雜金屬元素的氧化銦錫粉末，氧化錫含 量在1%~10%之間，梯度分布；摻雜金屬兀素的含量在0. 05%~0. 5%之間，梯度分布，摻雜金屬 元素為？6、(：11、？13、211、0&或1%中的一種或幾種；余量氧化銦。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)由3~5個氧化錫及摻雜金 屬含量呈梯度分布的樣品組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的任意一種氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法， 制備工藝包括合成、脫水、干燥、燒結(jié)、定值五個工序： (1) 合成：用優(yōu)級純硝酸溶解銦粉成溶液、優(yōu)級純鹽酸溶解錫粉成溶液；與摻雜金屬元 素的硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液混合，加入預(yù)制ITO干粉質(zhì)量18%~25%的PVP，在水浴中攪拌至物料恒 溫在59°C?65°C，用氨水沉淀至pH 8. 0~8. 2之間，繼續(xù)攪拌30min，室溫靜置陳化2h以上， 得到均相沉淀物A ; (2) 脫水：采用無元素?fù)p失的方式脫除沉淀物A中的水，得到類凝膠狀前驅(qū)物B ; (3) 干燥：在110~120°C下干燥前驅(qū)物B得到前驅(qū)物C ; (4) 燒結(jié)：在壓縮空氣存在下，對前驅(qū)物C進行燒結(jié)，燒結(jié)程序為：140°C ~160°C (30min ~50min),250 °C -350 °C (50min~70min) ；450 °C -550 °C (50min~70min) ；600 °C -650 °C (60min~80min);700°C~75(TC (20 min ~40min) ;140°C ?550°C各恒溫點間的升溫速度 2~4°C/ min，隨爐降溫得到蓬松的蜂窩狀固體，粉碎得到標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)候選物D; (5) 定值：用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法對標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)候選物D進行定值得到預(yù)期含 量的單個標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品，匹配3~5個梯度分布的摻雜金屬含量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品，得到本發(fā) 明涉及的氧化銦錫化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法，其特征在于： 干燥工序前驅(qū)物B的物料鋪層厚度小于5cm，干燥條件為110~120°C下烘干6h以上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法，其特征在于， 所述脫水工序采用負(fù)壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除水工藝。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法，其特征在于， 所述燒結(jié)工序采用微波程序燒結(jié)工藝。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法，其特征在于， 所述燒結(jié)工序用壓縮空氣壓力為20~40psi。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧化銦錫材料化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法，其特征在于， 所述PVP用量占預(yù)制干粉質(zhì)量的18?22%。
【文檔編號】G01N21/71GK104483174SQ201410823575
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月26日
【發(fā)明者】冀克儉, 李艷玲, 鄧衛(wèi)華, 張雨, 趙曉剛, 周彤, 華蘭, 邵鴻飛, 劉元俊 申請人:中國兵器工業(yè)集團第五三研究所