CN1590302A - 一种制备具有高电导率的超细氧化锌粉体的共沉淀方法 - Google Patents
一种制备具有高电导率的超细氧化锌粉体的共沉淀方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1590302A CN1590302A CN 200310121344 CN200310121344A CN1590302A CN 1590302 A CN1590302 A CN 1590302A CN 200310121344 CN200310121344 CN 200310121344 CN 200310121344 A CN200310121344 A CN 200310121344A CN 1590302 A CN1590302 A CN 1590302A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- zinc oxide
- zinc
- powder
- oxide powder
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 title claims abstract description 12
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 61
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 32
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 7
- UOURRHZRLGCVDA-UHFFFAOYSA-D pentazinc;dicarbonate;hexahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O UOURRHZRLGCVDA-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims abstract description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 20
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 15
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 15
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 12
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 4
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Chemical compound [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 claims description 2
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 claims description 2
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229960001763 zinc sulfate Drugs 0.000 claims description 2
- 229910000368 zinc sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 abstract 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 19
- 229960001296 zinc oxide Drugs 0.000 description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 11
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 3
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GBRBMTNGQBKBQE-UHFFFAOYSA-L copper;diiodide Chemical compound I[Cu]I GBRBMTNGQBKBQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 1
- 240000005373 Panax quinquefolius Species 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 159000000013 aluminium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910000329 aluminium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- GHPGOEFPKIHBNM-UHFFFAOYSA-N antimony(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Sb+3].[Sb+3] GHPGOEFPKIHBNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- XOYLJNJLGBYDTH-UHFFFAOYSA-M chlorogallium Chemical compound [Ga]Cl XOYLJNJLGBYDTH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012767 functional filler Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 nitrate Chemical class 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
本发明涉及一种具有高电导率的纳米级氧化锌粉体的制备方法。该方法是将锌的可溶性盐与掺杂元素铝、镓、铟、钇、钪、锡、锗、硅的可溶性盐的混合盐溶液和沉淀剂同时滴加到水中，在控制整个反应体系的温度和pH值的条件下产生共沉淀生成掺杂的氧化锌前驱体碱式碳酸锌，通过在氢气和氩气的混合气氛下的焙烧，制得了获得掺杂的超细氧化锌导电粉体材料。本发明制备的导电粉体材料颗粒尺寸较小，粒度分布均匀，平均粒径约为10－80nm。粉体的体积电阻率可达2.5×10－3Ω·cm，其导电性能优于等离子体法和目前市场上的气相法制备出的样品。本发明的制备方法进一步提高了氧化锌粉体的白度和电导率，并且进一步降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种氧化锌粉体的制备方法，尤其涉及一种制备具有高电导率的纳米级无机氧化物粉体的方法。
背景技术
随着电子工业的迅速发展和人们生活水平的提高，导电性粉体作为塑料、涂料、纤维等制备过程中的一种功能性填料，具有抗静电、电磁屏蔽等性能，已经开始引起人们的广泛关注。目前导电性粉体主要有：金属粉体如银、镍等，非金属粉体如石墨、碳黑等，金属氧化物如氧化锌、氧化锑等，另外还有复合型粉末和碘化物如SnO2-In2O3包覆云母或无机矿物粉体、碘化铜等。金属和碳黑材料的导电性能优异，但因其本身具有颜色或比重较大，不易分散；掺杂了碘化铜的聚合物的化学稳定性很差；掺锑的氧化锡有很好的导电性，但是锑掺杂使得聚合物带有蓝黑色调，另外就是锑掺杂产生毒性。因上述原因，这些材料的应用受到了很大的限制，使得人们的目光逐渐转向于分散性能良好、无毒、白度较高、物理化学稳定性较好且生产成本较低的掺杂氧化锌粉体的研究方向上来。
传统的制备导电氧化锌的方法是将特定的金属化合物比如氧化铝或者铝盐添加到氧化锌粉体中，然后将混合物在一定条件下进行烧结制得(Howard M.Cyr，et al.US Patent：3089856，1963；Makoto Muramoto，et al.US Patent：4282117，1981.)。这种方法制备出的氧化锌粉体体积电阻率很高，最好的情况下也大于1.0×101Ω·cm，导电性能较差，并且是在氢存在的还原气氛中氧化锌作为初始材料在大于750℃的高温下烧结获得掺杂，结果氧化锌因为在还原气氛下的煅烧会带有灰色而不能表现出足够的白度，而且，高温下的煅烧会使氧化锌颗粒长大导致一些粗大颗粒的形成。这种复杂的工艺使它的成本远大于碳黑的生产成本。之后出现的共沉淀制备方法也得到了大量的研究(
Djega-Mariadasson，et al.US Patent：4894185，1990；Takao Hayashi，et al.US Patent：5312614，1994.)，一般是初步控制实验条件的情况下将锌的混合盐溶液直接滴加到沉淀剂中发生共沉淀，虽然比以往的固相混合烧结方法能够获得相对较好的掺杂效果，但仍然造成沉淀时掺杂离子和锌离子不能够同时完全均匀的沉淀，掺杂元素不能完全均匀地掺杂到氧化锌的晶格中，得到的颗粒虽然掺杂较之前的方法更加均匀，粉体的性能比之前的固相混合烧结方法制得的粉体的性能也有了很大的提高，但是最终得到的粉体的导电性能仍然比较差(最理想的情况下，在采用有色金属Sn和稀土元素Ga的最佳掺杂含量时，pH＝9.0时合成的粉体在氢气气氛下于400℃烧结1小时，能够得到体积电阻率为7.4×10-1Ω·cm的导电氧化锌粉体)，颗粒尺寸较大，而且存在比较严重的团聚现象。前几年文献报道的气相法(Yoshimaru，et al.US Patent：5560871，1996)和等离子体法(袁方利等，化工冶金，1998，19(3)：212-216)生产的导电氧化锌粉体(粉体的性能参数见表1)的性能比以前有了很大的改进，但同样也存在着白度、电导率偏低等问题：气相法制备导电氧化锌粉体成本较低，但是颗粒尺寸基本上处于微米级，对于纳米功能材料领域的应用来说其颗粒尺寸太大；而等离子体法制备的导电氧化锌粉体颗粒尺寸比较合适、分散性也很好，但是其制备的成本又很高。这些存在的问题都使得目前的导电氧化锌粉体的应用在很大程度上受到了限制。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有制备方法的缺点，进一步提高氧化锌粉体的白度和电导率，并且进一步降低了成本，从而提供一种采用经过改进的液相共沉淀法合成金属元素掺杂的前驱体碱式碳酸锌粉体，将前驱体在氢气和氩气的混合还原气氛下低温焙烧制备出具有优良导电性能的纳米级氧化锌粉体的方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明提供制备具有优良导电性能的纳米级氧化锌粉体的方法，包括：
(1)首先合成碱式碳酸锌前驱体：将锌与掺杂元素(包括铝、镓、铟、钇、钪、锡、锗、硅)的可溶性盐如硝酸盐、氯化物或者硫酸盐配制成混合溶液，浓度为0.5mol/L-5.0mol/L，掺杂元素的添加摩尔量为锌和掺杂元素总摩尔量的0.1-10.0mol％；
(2)将步骤(1)中配制的混合盐溶液和沉淀剂一起滴加到水中，并在滴加过程中保持反应体系的温度为40℃-75℃、pH值控制在7.0-7.5范围内，同时施加强烈搅拌；即获得均匀掺杂的白色碱式碳酸锌沉淀生成；为了保持整个反应过程中的pH值恒定，在沉淀剂溶液滴加完后再补充滴加0.5-4.0mol/L的氨水溶液或者氢氧化钠溶液，直到步骤(1)中配制的混合盐溶液滴加完成；陈化0-4小时，直到整个体系的pH值不再变化为止；
(3)将上述反应制得的沉淀经常规洗涤分离后烘干，所得的粉末在氢气和氩气的混合气氛下煅烧，煅烧温度为400℃-700℃，恒温时间为0-4小时，煅烧后即可得到最终的导电氧化锌粉体。
所述的锌的可溶性盐包括：硝酸锌、氯化锌或者硫酸锌，盐的纯度至少为工业级。
所述的掺杂元素铝、镓、铟、钇、钪、锡、锗、硅的可溶性盐：硝酸盐、氯化物或者硫酸盐，盐的纯度至少为工业级。
所述的沉淀剂包括：碳酸钠、碳酸氢钠或者碳酸氢铵，浓度为0.5mol/L-4.0mol/L
所述的混合气体中氢气的体积比例为总气体量的0.5-100％。
本发明提供的制备具有优良导电性能的纳米级氧化锌粉体的方法具有以下优点：
本发明的方法是在控制合成条件下，采用液相共沉淀法合成金属元素掺杂的前驱体碱式碳酸锌粉体，将前驱体在氢气和氩气的混合还原气氛下低温焙烧制得最终的导电氧化锌粉体。采用液相共沉淀过程中混合盐溶液和沉淀剂在控制合成条件的情况下共同滴加的方式产生共沉淀，掺杂成分在前驱体沉淀中能够完全均匀地分布，这是对以往制备导电氧化锌方法的一个主要的改进，这也使得制备出的粉体的体积电阻率很低且很稳定，最低能够达到2.5×10-3Ω·cm，导电性能优于目前市场上气相法和等离子法制备的导电氧化锌粉体材料。因为采用控制合成条件和较低的焙烧温度，产品中无粗大的颗粒生成，颗粒尺寸较小且分布均匀，最小平均粒径范围可达10-30nm。其制得最终的导电氧化锌粉体性能参考表1。整个反应过程为一般共沉淀法的合成制备过程，制备粉体的成本较低，尤其在电导率要求不是很苛刻时，还可以采用成本较低的元素如铝进行掺杂，这又能够进一步的降低成本。所以用这种方法制备的导电氧化锌粉体，导电性能良好，粒度很小能够完全达到纳米级且颗粒尺寸分布均匀，粉体具有很高的白度、没有毒性，制备成本也比较低。
具体实施方式
实施例1
11.044kg Zn(NO3)2·6H2O，0.141kg Al(NO3)3·9H2O(Al的添加比例为总摩尔量的1.0mol％)溶于50升水中配制成混合盐溶液A，1.987kgNa2CO3溶于50升水中配制成溶液B，将A和B同时缓慢加入30升水中，同时强烈搅拌，并保持整个反应体系的温度为40℃和pH＝7.0，后期的pH值用2.0mol/L的NaOH溶液调配，A完全加入后陈化4小时。反应所得的沉淀物经过滤，反复水洗、醇洗后，在75℃烘干48小时。烘干后的沉淀物在600℃、氢气和氩气的混合气氛(氢气的体积比为5.0％)下煅烧1.0小时后制得最终的导电氧化锌粉末。
体积电阻率测定
取5g最终的导电氧化锌粉末压片成型，压力为200MPa/cm2。压片直径为30.0mm、厚度约为3.6mm，在表面喷铝电极后测定其电阻，最终换算成为粉体的体积电阻率。最终测定粉末的体积电阻率为4.5×10-1Ω·cm。同时考虑不同测定方法对最终测定结果的影响，同时测定了气相法和等离子体方法制备样品的体积电阻率分别为1.8×10-1Ω·cm和8.0×10-1Ω·cm，气相法制备样品的测定结果与文献(EP 0598284A1 1993)的测定结果一致，这说明用这种方法测定粉末的体积电阻率还是可信的。
颗粒尺寸
粉末的颗粒尺寸由透射电子显微镜照片测定，由照片的标尺联合XRD衍射曲线的半峰宽最终估算出颗粒的平均尺寸约为80nm-150nm。
白度
导电氧化锌的白度值用Elrepho450型分光白度计测定，最终测定结果为88。本实施例制备的导电氧化锌的性能如表1所示。
实施例2
10.567kg ZnSO4·7H2O，0.250kg Al2(SO4)3·18H2O，(Al的添加比例为总摩尔量的2.0mol％)溶于25升水中配制成混合盐溶液A，6.226kg NH4HCO3溶于50升水中配制成溶液B，实验方法同实施例1，只是其中调配pH值的NaOH溶液改为2.0mol/L的NH3·H2O溶液，pH＝7.5，在烧结时混合气氛中氢气的体积比为100％。
粉体的最终测定结果为：体积电阻率为2.5×10-2Ω·cm，白度值为81，颗粒平均尺寸约为15nm-40nm。本实施例制备的导电氧化锌的性能如表1所示。
实施例3
实验试剂和方法同实施例2，只是合成时的温度为40℃，烧结时温度为400℃，混合气氛中氢气的体积比为10.0％，煅烧时间为30分钟。
粉体的最终测定结果为：体积电阻率为5.5×10-2Ω·cm，白度值为85，颗粒平均尺寸约为10nm-30nm。本实施例制备的导电氧化锌的性能如表1所示。
实施例4
9.705kg ZnSO4·7H2O，1.249kg Al2(SO4)3·18H2O，(Al的添加比例为总摩尔量的10.0mol％)溶于10升水中配制成混合盐溶液A，其他方法同实施例2，只是合成时的温度为75℃，烧结时温度为700℃，烧结时混合气氛中氢气的体积比为10.0％，煅烧时间为3小时。
粉体的最终测定结果为：体积电阻率为5.4×101Ω·cm，白度值为86，颗粒平均尺寸约为60nm-100nm。本实施例制备的导电氧化锌的性能如表1所示。
实施例5
10.567 ZnSO4·7H2O，0.132kg GaCl3，(Ga的添加比例为总摩尔量的2.0mol％)溶于100升水中配制成混合盐溶液A，6.615kg NaHCO3溶于100升水中配制成溶液B，其他方法同实施例2只是合成时的温度为40℃，烧结时温度为450℃，烧结时混合气氛中氢气的体积比为5.0％，煅烧时间为0.5小时。
粉体的最终测定结果为：体积电阻率为5.0×10-3Ω.cm，白度值为70，颗粒平均尺寸约为15nm-40nm。本实施例制备的导电氧化锌的性能如表1所示。
实施例6
10.729kg ZnSO4·7H2O和0.049kg ScCl3·6H2O(Sc的添加比例为总摩尔量的0.5mol％)溶于25升水中配制成混合盐溶液A，其他方法同实施例5。
粉体的最终测定结果为：体积电阻率为5.0×10-1Ω·cm，白度值为80，颗粒平均尺寸约为15nm-40nm。本实施例制备的导电氧化锌的性能如表1所示。
实施例7
10.567kg ZnSO4·7H2O和0.287kg Y(NO3)3·6H2O(Y的添加比例为总摩尔量的2.0mol％)溶于25升水中配制成混合盐溶液A，其他方法同实施例5。
粉体的最终测定结果为：体积电阻率为3.2×10-1Ω·cm，白度值为82，颗粒平均尺寸约为10nm-35nm。本实施例制备的导电氧化锌的性能如表1所示。
实施例8
10.567kg ZnSO4·7H2O和0.226kg In(NO3)3(In的添加比例为总摩尔量的2.0mol％)溶于25升水中配制成混合盐溶液A，其他方法同实施例5。
粉体的最终测定结果为：体积电阻率为8.3×10-2Ω·cm，白度值为78，颗粒平均尺寸约为15nm-35nm。本实施例制备的导电氧化锌的性能如表1所示。
表1表示实施例1-8制备的导电氧化锌的性能测定结果与已有方法制备的导电氧化锌的性能比较。
表1各种粉体的测定参数表
| 样品号 | 体积电阻率(Ω·cm) | 白度值(L) | 颗粒平均尺寸(nm) |
| 气相法样品(日本) | 1.8×10-1 | 78 | 200-500 |
| 等离子体法样品 | 8.0×10-1 | 70 | 30-70 |
| 实施例1 | 4.5×10-1 | 88 | 80-150 |
| 实施例2 | 2.5×10-2 | 81 | 15-40 |
| 实施例3 | 5.5×10-2 | 85 | 10-30 |
| 实施例4 | 5.4×101 | 86 | 60-100 |
| 实施例5 | 5.0×10-3 | 70 | 15-40 |
| 实施例6 | 5.0×10-1 | 80 | 15-40 |
| 实施例7 | 3.2×10-1 | 82 | 10-35 |
| 实施例8 | 8.3×10-2 | 78 | 15-35 |
Claims (5)
1.一种制备具有高电导率的超细氧化锌粉体的方法，包括如下步骤：
(1)首先合成碱式碳酸锌前驱体：将锌与掺杂元素的可溶性盐配制成混合溶液，浓度为0.5mol/L-5.0mol/L，掺杂元素的添加摩尔量为锌和掺杂元素总摩尔量的0.1-10.0％；
(2)将作为沉淀剂的碳酸钠、碳酸氢钠或者碳酸氢铵溶液和步骤(1)中配制的混合盐溶液同时滴加到水中，沉淀剂的浓度为0.5mol/L-4.0mol/L，在滴加过程中保持反应体系的温度为40℃-75℃、pH值控制在7.0-7.5范围内，同时施加强烈搅拌，当有均匀掺杂的白色碱式碳酸锌沉淀生成，再在沉淀剂溶液滴加完后补充滴加0.5-4.0mol/L的氢氧化钠溶液或者氨水溶液以保持pH值的恒定，直到步骤(1)配制的混合盐溶液滴加完成；陈化0-4小时；
(3)将步骤(2)制得的沉淀分离后干燥，所得的粉末在氢气和氩气的混合气氛下煅烧，煅烧温度为400℃-700℃，恒温时间为0-4小时，煅烧后即可得到最终的导电氧化锌粉体。
2.按权利要求1所述的制备具有高电导率的超细氧化锌粉体的方法，其特征在于：所述的掺杂元素的可溶性盐包括铝、镓、铟、钇、钪、锡、锗、硅的可溶性盐。
3.按权利要求1所述的制备具有高电导率的超细氧化锌粉体的方法，其特征在于：所述的锌的可溶性盐包括：硝酸锌、氯化锌或者硫酸锌，盐的纯度至少为工业级。
4.按权利要求1或2所述的制备具有高电导率的超细氧化锌粉体的共沉淀方法，其特征在于：所述的掺杂元素的硝酸可溶性盐、氯化物可溶性盐或者硫酸可溶性盐，盐的纯度至少为工业级。
5.按权利要求1所述的制备具有高电导率的超细氧化锌粉体的共沉淀方法，其特征在于：所述的步骤(3)的混合气体包括氢气和氩气，其中氢气的体积比例为0.5％-100％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200310121344 CN1259244C (zh) | 2003-08-29 | 2003-12-12 | 一种制备纳米导电氧化锌粉体的方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN03156109 | 2003-08-29 | ||
| CN03156109.8 | 2003-08-29 | ||
| CN 200310121344 CN1259244C (zh) | 2003-08-29 | 2003-12-12 | 一种制备纳米导电氧化锌粉体的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1590302A true CN1590302A (zh) | 2005-03-09 |
| CN1259244C CN1259244C (zh) | 2006-06-14 |
Family
ID=34621024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 200310121344 Expired - Fee Related CN1259244C (zh) | 2003-08-29 | 2003-12-12 | 一种制备纳米导电氧化锌粉体的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1259244C (zh) |
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1321900C (zh) * | 2005-10-08 | 2007-06-20 | 北京科技大学 | 一种制备高产量掺铟氧化锌纳米盘的方法 |
| CN100360420C (zh) * | 2005-11-02 | 2008-01-09 | 东南大学 | 水热分解生长纳米管型氧化锌的方法 |
| CN100383049C (zh) * | 2005-11-02 | 2008-04-23 | 东南大学 | 水热分解生长纳米棒型氧化锌的方法 |
| CN100584761C (zh) * | 2008-05-21 | 2010-01-27 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种高电导率铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法 |
| CN101811660A (zh) * | 2010-03-25 | 2010-08-25 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种共掺杂的纳米氧化锌粉体及制备方法 |
| CN101844917A (zh) * | 2010-05-07 | 2010-09-29 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法 |
| CN101328609B (zh) * | 2008-04-11 | 2010-12-08 | 北京科技大学 | 一种气相沉积制备锡掺杂氧化锌纳米线的方法 |
| CN101640075B (zh) * | 2009-08-31 | 2011-06-01 | 西北大学 | 低密度菊花状ZnO纳米线簇吸波材料及其制备方法和反射率测试样品的制备方法 |
| CN102616828A (zh) * | 2012-04-12 | 2012-08-01 | 江苏省东泰精细化工有限责任公司 | 一种掺杂纳米氧化锌粉体及其制备方法 |
| CN101665237B (zh) * | 2009-09-30 | 2012-09-05 | 西北稀有金属材料研究院 | 球形铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法 |
| CN103031035A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-04-10 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种导电涂料组合物 |
| CN103059629A (zh) * | 2012-12-28 | 2013-04-24 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种氧化锌纳米线导电涂料及其制备方法 |
| CN103395826A (zh) * | 2013-08-06 | 2013-11-20 | 大连交通大学 | 铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法 |
| CN103771491A (zh) * | 2014-01-26 | 2014-05-07 | 西安工业大学 | 一种Ga-Sn共掺杂ZnO纳米带及其制备方法 |
| CN103818946A (zh) * | 2013-11-27 | 2014-05-28 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 一种共掺杂导电氧化法粉体材料及其制备方法 |
| CN105819492A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-08-03 | 安徽颖达锌业发展有限公司 | 一种超细氧化锌粉末制备方法 |
| CN105970323A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-09-28 | 苏州新民纺织有限公司 | 一种抗静电粉末及其制备方法 |
| CN106910633A (zh) * | 2015-12-04 | 2017-06-30 | Nec东金株式会社 | 固体电解质电容器 |
| CN107162040A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-09-15 | 广汉隆达饲料有限公司 | 饲料用氧化锌的生产方法 |
| CN108275712A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-07-13 | 福建中益制药有限公司 | 一种炉甘石粉的合成方法 |
| CN112218841A (zh) * | 2018-06-06 | 2021-01-12 | 杰富意矿物股份有限公司 | 氧化锌烧结体制作用氧化锌粉末和氧化锌烧结体以及它们的制造方法 |
| CN113698821A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-26 | 苏州中来光伏新材股份有限公司 | 一种紫外阻隔涂料及其制备方法和应用 |
| EP4015458A4 (en) * | 2019-08-15 | 2022-09-28 | JFE Mineral Company, Ltd. | ZINC OXIDE POWDER FOR THE PRODUCTION OF A SINTERED BODY OF ZINC OXIDE, SINTERED BODY OF ZINC OXIDE AND METHODS FOR PRODUCTION THEREOF |
| CN115710011A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-02-24 | 中冶瑞木新能源科技有限公司 | 从镍钴除杂萃取反萃锌液中回收制备碱式碳酸锌的方法 |
-
2003
- 2003-12-12 CN CN 200310121344 patent/CN1259244C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1321900C (zh) * | 2005-10-08 | 2007-06-20 | 北京科技大学 | 一种制备高产量掺铟氧化锌纳米盘的方法 |
| CN100360420C (zh) * | 2005-11-02 | 2008-01-09 | 东南大学 | 水热分解生长纳米管型氧化锌的方法 |
| CN100383049C (zh) * | 2005-11-02 | 2008-04-23 | 东南大学 | 水热分解生长纳米棒型氧化锌的方法 |
| CN101328609B (zh) * | 2008-04-11 | 2010-12-08 | 北京科技大学 | 一种气相沉积制备锡掺杂氧化锌纳米线的方法 |
| CN100584761C (zh) * | 2008-05-21 | 2010-01-27 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种高电导率铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法 |
| CN101640075B (zh) * | 2009-08-31 | 2011-06-01 | 西北大学 | 低密度菊花状ZnO纳米线簇吸波材料及其制备方法和反射率测试样品的制备方法 |
| CN101665237B (zh) * | 2009-09-30 | 2012-09-05 | 西北稀有金属材料研究院 | 球形铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法 |
| CN101811660B (zh) * | 2010-03-25 | 2012-09-19 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种共掺杂的纳米氧化锌粉体及制备方法 |
| CN101811660A (zh) * | 2010-03-25 | 2010-08-25 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种共掺杂的纳米氧化锌粉体及制备方法 |
| CN101844917A (zh) * | 2010-05-07 | 2010-09-29 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法 |
| CN102616828A (zh) * | 2012-04-12 | 2012-08-01 | 江苏省东泰精细化工有限责任公司 | 一种掺杂纳米氧化锌粉体及其制备方法 |
| CN102616828B (zh) * | 2012-04-12 | 2014-01-08 | 江苏省东泰精细化工有限责任公司 | 一种掺杂纳米氧化锌粉体及其制备方法 |
| CN103031035A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-04-10 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种导电涂料组合物 |
| CN103031035B (zh) * | 2012-12-12 | 2015-07-01 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种导电涂料组合物 |
| CN103059629A (zh) * | 2012-12-28 | 2013-04-24 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种氧化锌纳米线导电涂料及其制备方法 |
| CN103059629B (zh) * | 2012-12-28 | 2015-09-30 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种氧化锌纳米线导电涂料及其制备方法 |
| CN103395826A (zh) * | 2013-08-06 | 2013-11-20 | 大连交通大学 | 铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法 |
| CN103818946A (zh) * | 2013-11-27 | 2014-05-28 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 一种共掺杂导电氧化法粉体材料及其制备方法 |
| CN103771491A (zh) * | 2014-01-26 | 2014-05-07 | 西安工业大学 | 一种Ga-Sn共掺杂ZnO纳米带及其制备方法 |
| CN106910633A (zh) * | 2015-12-04 | 2017-06-30 | Nec东金株式会社 | 固体电解质电容器 |
| CN105819492A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-08-03 | 安徽颖达锌业发展有限公司 | 一种超细氧化锌粉末制备方法 |
| CN105970323A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-09-28 | 苏州新民纺织有限公司 | 一种抗静电粉末及其制备方法 |
| CN105970323B (zh) * | 2016-05-05 | 2018-04-13 | 吴江新民高纤有限公司 | 一种抗静电粉末及其制备方法 |
| CN107162040B (zh) * | 2017-06-19 | 2019-01-04 | 广汉隆达饲料有限公司 | 饲料用氧化锌的生产方法 |
| CN107162040A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-09-15 | 广汉隆达饲料有限公司 | 饲料用氧化锌的生产方法 |
| CN108275712A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-07-13 | 福建中益制药有限公司 | 一种炉甘石粉的合成方法 |
| CN112218841A (zh) * | 2018-06-06 | 2021-01-12 | 杰富意矿物股份有限公司 | 氧化锌烧结体制作用氧化锌粉末和氧化锌烧结体以及它们的制造方法 |
| EP4015458A4 (en) * | 2019-08-15 | 2022-09-28 | JFE Mineral Company, Ltd. | ZINC OXIDE POWDER FOR THE PRODUCTION OF A SINTERED BODY OF ZINC OXIDE, SINTERED BODY OF ZINC OXIDE AND METHODS FOR PRODUCTION THEREOF |
| JP7197808B2 (ja) | 2019-08-15 | 2022-12-28 | Ｊｆｅミネラル株式会社 | 酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末および酸化亜鉛焼結体、ならびに、これらの製造方法 |
| CN113698821A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-26 | 苏州中来光伏新材股份有限公司 | 一种紫外阻隔涂料及其制备方法和应用 |
| CN113698821B (zh) * | 2021-08-23 | 2023-02-28 | 苏州中来光伏新材股份有限公司 | 一种紫外阻隔涂料及其制备方法和应用 |
| CN115710011A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-02-24 | 中冶瑞木新能源科技有限公司 | 从镍钴除杂萃取反萃锌液中回收制备碱式碳酸锌的方法 |
| CN115710011B (zh) * | 2022-11-30 | 2024-03-19 | 中冶瑞木新能源科技有限公司 | 从镍钴除杂萃取反萃锌液中回收制备碱式碳酸锌的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1259244C (zh) | 2006-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1259244C (zh) | 一种制备纳米导电氧化锌粉体的方法 | |
| Li et al. | Rational synthesis of MnxCd1-xS for enhanced photocatalytic H2 evolution: Effects of S precursors and the feed ratio of Mn/Cd on its structure and performance | |
| CN1263677C (zh) | 纳米金属或金属氧化物均布于碳纳米管表面的复合材料制备 | |
| Cao et al. | Enhanced photocatalytic H 2-evolution by immobilizing CdS nanocrystals on ultrathin Co 0.85 Se/RGO–PEI nanosheets | |
| CN1923702A (zh) | 单分散球形硫化锌纳米颗粒的制备方法 | |
| CN1756717A (zh) | 包覆有二氧化硅的金属纳米颗粒及其制造方法 | |
| JP2006089786A (ja) | 極性溶媒に分散した金属ナノ粒子の製造方法 | |
| CN1644282A (zh) | 一种纳米金属镍粉的制备方法 | |
| CN1060703C (zh) | 纳米级金属粉的制备方法 | |
| CN1876570A (zh) | 一种纳米导电氧化锌的制备新工艺 | |
| Yıldırım et al. | Effect of precipitation temperature and organic additives on size and morphology of ZnO nanoparticles | |
| CN112374528B (zh) | 一种石墨烯表面负载氧化锌纳米颗粒复合材料及其制备方法与应用 | |
| TWI759635B (zh) | 銀粉及其製造方法 | |
| CN1298632C (zh) | 纳米碘化铜粉体的制备方法 | |
| CN1219617C (zh) | 一种制备纳米金属镍粉的方法 | |
| Gutiérrez Pérez et al. | Optical and structural properties of PbS: Bi³+ nanocrystals | |
| Premkumar | Structural and electrical studies on zinc added magnesium oxide nanoparticles | |
| CN111302383B (zh) | 掺杂型氧化亚铜纳米材料及其制备方法和应用 | |
| CN1223919A (zh) | 超微球形金属镍粉的制造方法 | |
| KR20210002405A (ko) | 은 분말 및 이의 제조 방법 | |
| JP2003119023A (ja) | Ｉｔｏ粉末の製造方法及びｉｔｏ粉末 | |
| CN103818946A (zh) | 一种共掺杂导电氧化法粉体材料及其制备方法 | |
| CN110697757A (zh) | 一种纳米氧化亚铜的制备方法 | |
| Shahbaz et al. | Tuning optical character of ZnO thin films with Ag doping by different synthetic routes | |
| CN117263230A (zh) | 具有纳米棒结构的氧化锌导电粉体及其制备方法与应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20060614 |