氧化銦錫材料化學成分標準物質及製備方法
2023-09-15 00:31:40 1
氧化銦錫材料化學成分標準物質及製備方法
【專利摘要】本發明屬於化學計量【技術領域】。以氧化銦錫材料基本元素構成為基礎，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成氧化銦錫化學成分標準物質。採用均相共沉澱和溶膠凝膠法相結合工藝製備。本發明涉及的氧化銦錫材料化學成分標準物質，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；餘量氧化銦。該標準物質，成分可設計性強，產品結構疏鬆，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，適用於元素分析用設備儀器的檢定與校準。
【專利說明】氧化銦錫材料化學成分標準物質及製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於化學計量【技術領域】，涉及標準物質製備技術，特別涉及氧化銦錫材料 化學成分標準物質的製備技術。
【背景技術】
[0002] 氧化銦錫（ITO)是一種η型寬禁帶半導體，ITO的發射率、透過率等光譜特性優異， 在許多方面得到應用，如電學材料、透明電極材料、太陽能電池材料，特別是在屏幕顯示技 術方面有著廣泛的應用；ITO是一種新型的寬頻譜偽裝隱身吸收劑，在複合隱身方面具有 巨大的應用前景。
[0003]ITO粉體的製備方法常用的有共沉澱法、水熱法、溶膠-凝膠法、噴霧燃燒法等。溶 膠凝膠法和共沉澱法是溼法製備工藝的主要手段。
[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，利用醇鹽的水解縮 聚反應形成凝膠網絡結構。該方法反應條件溫和，可準確控制化學計量比，但銦錫的金屬醇 鹽價格昂貴、不易獲得。
[0005] 化學共沉澱法一般是向銦錫的鹽溶液中滴加氨水或者其他鹼溶液，製備出銦錫氫 氧化物沉澱，經過燒結得到ITO粉末。該工藝製備過程簡單，易於控制，但是燒結的粉末團 聚嚴重，難以分散。
[0006] 宋偉明等在"水基溶膠凝膠法製備納米氧化銦錫粉末"（《應用化學》2008, 25 (4)) 介紹的製備方法是以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定的溶膠凝膠，通過溶膠滲析、凝膠轉化，得到了穩 定的銦錫混合凝膠。將凝膠60°C真空乾燥，500°C煅燒，得到納米ITO粉體。
[0007] 黎鉉海等在"化學液相共沉澱法製備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%氨水為沉澱劑，採用點滴法滴加氨水的方式來製備ITO 納米粉體。在液相中加入1%矽酸鈉，反應溫度為60°C，反應終點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"銦錫氧化物粉末的製備方法"採用銦鹽和錫鹽的混合液與鹼性溶 液混合得到混合前驅物沉澱；前驅物沉澱用去離子水或蒸餾水清洗並過濾，得到銦錫混合 前驅物；對銦錫混合前驅物凍幹除水、再高溫煅燒，得到氧化銦錫粉。
[0009] 現有文獻報導的研究目的更關注氧化銦錫材料的形成，對雜質元素含量控制的研 究未見報導，到目前為止，國內、國外公開發布的標準物質中未見氧化銦錫材料化學成分標 準物質。
【發明內容】
[0010] 本發明的目的是根據氧化銦錫材料化學成分分析的需要，提供一種含有預期摻雜 元素的氧化銦錫粉體，作為氧化銦錫材料化學元素定量分析的標準物質；本發明的同時提 供該標準物質的製備方法。 toon] 本發明的目的是這樣實現的，以氧化銦錫材料基本元素構成為設計依據，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成氧化 銦錫化學成分標準物質。其製備方法以銦、錫硝酸鹽為主體，摻雜微量金屬元素，採用均相 共沉澱和溶膠凝膠法相結合工藝，以氨水為沉澱劑，聚乙烯吡咯烷酮（PVP)為分散劑，採用 金屬氫氧化物共沉澱法製備前軀體，經過除水、乾燥、程序升溫燒結得到預期化學成份含量 的氧化銦錫化學成分標準物質。
[0012] 本發明涉及的氧化銦錫材料化學成分標準物質，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 ；餘量氧化銦。
[0013] 本發明涉及的氧化銦錫材料化學成分標準物質由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] 本發明涉及的氧化銦錫材料化學成分標準物質的製備方法，製備工藝包括合成、 脫水、乾燥、燒結、定值五個工序： (1) 合成：用優級純硝酸溶解銦粉成溶液、優級純鹽酸溶解錫粉成溶液；與摻雜金屬元 素的硝酸鹽標準溶液混合，加入預製ITO乾粉質量18%~25%的PVP，在水浴中攪拌至物料恆 溫在59°C?65°C，用氨水沉澱至pH8. 0~8. 2之間，繼續攪拌30min，室溫靜置陳化2h以上， 得到均相沉澱物A; (2) 脫水：採用無元素損失的方式脫除沉澱物A中的水，得到類凝膠狀前驅物B; (3) 乾燥：在110~120°C下乾燥前驅物B得到前驅物C; (4) 燒結：在壓縮空氣存在下，對前驅物C進行燒結，燒結程序為：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各恆溫點間的升溫速度 2~4°C/min，隨爐降溫得到蓬鬆的蜂窩狀固體，粉碎得到標準物質候選物D; (5) 定值：用電感耦合等離子體發射光譜法對標準物質候選物D進行定值得到預期含 量的單個標準物質樣品，匹配3~5個梯度分布的摻雜金屬含量的標準物質樣品，得到本發 明涉及的氧化銦錫化學成分標準物質。
[0015] 本發明涉及氧化銦錫材料化學成分標準物質的製備方法，其特徵在於：乾燥工序 前驅物B的物料鋪層厚度小於5cm，乾燥條件為110~120°C下烘乾6h以上。
[0016] 本發明涉及氧化銦錫材料化學成分標準物質的製備方法，其特徵在於，所述脫水 工序採用負壓旋轉蒸發除水工藝。
[0017] 本發明涉及氧化銦錫材料化學成分標準物質的製備方法，其特徵在於，所述燒結 工序採用微波程序燒結工藝。
[0018] 本發明涉及氧化銦錫材料化學成分標準物質的製備方法，其特徵在於，所述燒結 工序用壓縮空氣壓力為20~40psi。
[0019] 本發明涉及氧化銦錫材料化學成分標準物質的製備方法，其特徵在於，所述PVP 用量佔預製乾粉質量的18?22%。
[0020] 本發明涉及的氧化銦錫材料化學成分標準物質，成分可設計性強，均勻性、穩定性 好，元素覆蓋面廣，元素含量分布合理，適用於元素分析用設備儀器的檢定與校準。
[0021] 本發明涉及氧化銦錫材料化學成分標準物質的製備方法，可控性好，產品結構疏 松，粉體粒徑和元素分布均勻，特別適用於化學成分量標準物質的製備。
[0022] 四、【具體實施方式】 下面結合具體實施例對發明涉及的技術方案進行進一步描述，但不作為對發明涉及技 術方案的具體內容的限制，通過組分比例調整可以製備不同元素含量的標準物質。
[0023] 氧化銦錫標準物質的設計組分含量如表1所示，適用於氧化銦錫材料中錫、鐵、 銅、鉛、鋅、鈣、鎂元素的測定。
[0024] 表IITO成分分析標準物質的設計成分(質量分數）單位：％
【權利要求】
1. 一種氧化銦錫材料化學成分標準物質，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；餘量氧化銦。
2. 根據權利要求1所述的氧化銦錫材料化學成分標準物質由3~5個氧化錫及摻雜金 屬含量呈梯度分布的樣品組成。
3. 根據權利要求1或2所述的任意一種氧化銦錫材料化學成分標準物質的製備方法， 製備工藝包括合成、脫水、乾燥、燒結、定值五個工序： (1) 合成：用優級純硝酸溶解銦粉成溶液、優級純鹽酸溶解錫粉成溶液；與摻雜金屬元 素的硝酸鹽標準溶液混合，加入預製ITO乾粉質量18%~25%的PVP，在水浴中攪拌至物料恆 溫在59°C?65°C，用氨水沉澱至pH 8. 0~8. 2之間，繼續攪拌30min，室溫靜置陳化2h以上， 得到均相沉澱物A ; (2) 脫水：採用無元素損失的方式脫除沉澱物A中的水，得到類凝膠狀前驅物B ; (3) 乾燥：在110~120°C下乾燥前驅物B得到前驅物C ; (4) 燒結：在壓縮空氣存在下，對前驅物C進行燒結，燒結程序為：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各恆溫點間的升溫速度 2~4°C/ min，隨爐降溫得到蓬鬆的蜂窩狀固體，粉碎得到標準物質候選物D; (5) 定值：用電感耦合等離子體發射光譜法對標準物質候選物D進行定值得到預期含 量的單個標準物質樣品，匹配3~5個梯度分布的摻雜金屬含量的標準物質樣品，得到本發 明涉及的氧化銦錫化學成分標準物質。
4. 根據權利要求3所述的氧化銦錫材料化學成分標準物質的製備方法，其特徵在於： 乾燥工序前驅物B的物料鋪層厚度小於5cm，乾燥條件為110~120°C下烘乾6h以上。
5. 根據權利要求3所述的氧化銦錫材料化學成分標準物質的製備方法，其特徵在於， 所述脫水工序採用負壓旋轉蒸發除水工藝。
6. 根據權利要求3所述的氧化銦錫材料化學成分標準物質的製備方法，其特徵在於， 所述燒結工序採用微波程序燒結工藝。
7. 根據權利要求3所述的氧化銦錫材料化學成分標準物質的製備方法，其特徵在於， 所述燒結工序用壓縮空氣壓力為20~40psi。
8. 根據權利要求3所述的氧化銦錫材料化學成分標準物質的製備方法，其特徵在於， 所述PVP用量佔預製乾粉質量的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 優先權日:2014年12月26日
【發明者】冀克儉, 李豔玲, 鄧衛華, 張雨, 趙曉剛, 周彤, 華蘭, 邵鴻飛, 劉元俊 申請人:中國兵器工業集團第五三研究所