摻鋁氧化鋅納米粒子的製備方法
2024-02-24 03:37:15 1
專利名稱：摻鋁氧化鋅納米粒子的製備方法
技術領域：
本發明涉及的是一種光電材料技術領域的製備方法，具體是一種摻鋁氧化鋅納米 粒子的製備方法。
背景技術：
摻鋁氧化鋅(AZO)結合了納米材料和半導體氧化物的優越性能，是國內外近年來 被廣泛研究和應用的一種新型納米材料，其導電性能比純氧化鋅有了很大的提高，可見光 波段的透光性也有了很大的改善。AZO與傳統的透明導電薄膜材料摻銦氧化錫(ITO)相比， 具有無毒，價格低廉，原料豐富，成分穩定的特點。故摻鋁氧化鋅可能作為未來透明導電薄 膜材料的主流產品。經對現有技術的文獻檢索發現，Na J. S.等在《Journal of Physical Chemistry》 (物理化學期刊)2010年第1卷第114期第383到388頁發表的文章「In situ analysis of dopantincorporation, activation,and film growth during thin film ZnO ZnO :A1 Atomic layerdeposition"(薄膜摻鋁氧化鋅原子層沉積過程中摻雜，激活和薄膜生長的原 位分析)，專業人員已經開發出磁控濺射、熱蒸鍍等多種AZO製備的方法，但這些方法需要 真空環境，反應條件嚴苛，難以低溫、低成本大面積生產。因此，提出一種可大量製備，成本 低廉，環境友好的AZO納米粒子製備方法，對於本領域具有重要意義。
發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種摻鋁氧化鋅納米粒子的製備方 法。本發明的方法無汙染，反應條件溫和簡單、成本低廉，適於大規模生產，其電學性質可隨 摻鋁比例變化而變化。本發明是通過以下技術方案實現的，包括以下步驟步驟一，取二價鋅鹽，三價鋁鹽加入溶劑並加熱。步驟二，取表面活性劑並加熱。步驟三，將步驟一中的溶液注入步驟二的溶液中，升溫，純化產物，得摻鋁氧化鋅 納米粒子。步驟一中，所述二價鋅鹽為乙醯丙酮鋅、氯化鋅、硫酸鋅或醋酸鋅。步驟一中，所述錫鹽為氯化鋁、硫酸鋁、硝酸鋁或溴化鋁。步驟一中，所述溶劑為油胺、十八烯。步驟一中，二價鋅鹽三價鋁鹽=(5 6. 2) (1 1. 1)。該比例為摩爾比。步驟三中，所述純化具體為將產物溶於有機溶劑A中，離心，取下層沉澱，再向沉澱中加入有機溶劑B，離心，取上清液，向上清中加入油胺和有機溶劑A，離心後取下層沉 澱，烘乾，得到摻鋁氧化鋅納米粒子。步驟三中，所述有機溶劑A和有機溶劑B各自獨立地選自以下物質中的一種甲 醇、乙醇、乙二醇、正戊醇、正丁醇、叔丁醇、二甲苯、正己烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯仿和二氯甲烷；且有機溶劑A與有機溶劑B不為同一種物質。步驟一中，所述溶劑的加入量為二價鋅鹽總量摩爾數的5 50倍。步驟一、二、三中，所述加熱具體為100 400°C加熱1 24小時。步驟三中，所述摻鋁氧化鋅納米粒子的直徑為2 50nm。與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果本發明首次合成電性能寬度可調 的摻鋁氧化鋅納米粒子，製備方法採用非真空化學合成方法，具有綠色無汙染，設備要求簡 單，適合工業化大規模生產的優點。
圖1為實施例1製備的摻鋁氧化鋅納米粒子的X射線衍射圖譜；圖2為實施例2製備的摻鋁氧化鋅納米粒子的X射線衍射圖譜；圖3為實施例3製備的摻鋁氧化鋅納米粒子的X射線衍射圖譜；圖4為實施例4製備的摻鋁氧化鋅納米粒子的X射線衍射圖譜；圖5為實施例5製備的摻鋁氧化鋅納米粒子的X射線衍射圖譜。
具體實施例方式以下實例將結合附圖對本發明作進一步說明。本實施例在以本發明技術方案為前 提下進行實施，給出了詳細的實施方式和過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。 下列實施例中未註明具體條件的實驗方法，通常按照常規條件，或按照製造廠商所建議的 條件。實施例1將0. 25mmol乙醯丙酮鋅、0. 04mmol硫酸鋁、加入反應管，加入1. 25mmol油胺，加 熱至i00°C ；另一反應管加入50mmol油胺，加熱至200°C。將此溶液注入至金屬鹽溶液中， 升溫至500°C 1小時。將得到的產物溶於乙醇，8000rpm下離心10分鐘，取下層沉澱，加入 氯仿，7000rpm下離心5分鐘，取上層清液，加入0. Iml油胺和2. 5ml乙醇，8000rpm下離心 10分鐘後取下層沉澱，蒸乾溶劑後得到摻鋁氧化鋅納米粒子，摻鋁氧化鋅納米粒子的直徑 為2nm，最終產物的X射線衍射圖如圖1。實施例2將0. 3mmol硫酸鋅、0. 05mmol氯化鋁加入反應管，加入15mmol油胺，加熱至i00°C ； 另一反應管加入5mmol油胺，加熱至120°C。將此溶液加入至金屬鹽溶液中，升溫至200°C。 24小時。將得到的產物溶於3. 8ml乙二醇，8000rpm下離心10分鐘，取下層沉澱，加入2. 5ml 四氯乙烯，7000rpm下離心5分鐘，取上層清液，加入0. Iml油胺和2. 5ml乙二醇，8000rpm 下離心IOmin後取下層沉澱，蒸乾溶劑後得到摻鋁氧化鋅米粒子，摻鋁氧化鋅納米粒子的 直徑為7nm，最終產物的X射線衍射圖，如圖2所示。實施例3將0. 3mmol醋酸鋅、0. 06mmol硝酸鋁加入反應管，加入6mmol油胺和6mmol十八 烯，加熱至200°C;另一反應管加入6mmol油胺，加熱至100°C。將此溶液注入至金屬鹽溶液 中，升溫至350°C 10小時。將得到的產物溶於2. 85ml乙二醇，8000rpm下離心10分鐘，取下 層沉澱，加入2. 5ml正己烷，7000rpm下離心5分鐘，取上層清液，加入0. Iml油胺和2. 5ml乙二醇，SOOOrpm下離心IOmin後取下層沉澱，蒸乾溶劑後得到摻鋁氧化鋅納米粒子，所述 摻鋁氧化鋅納米粒子的直徑為40nm，最終產物的X射線衍射圖，如圖3所示。實施例4將0. 25mmol氯化鋅、0. 05mmol溴化鋁加入反應管，加入2. 5mmol油胺和2. 5mmol 十八烯，加熱至150°C;另一反應管加入7. 5mmol油胺，加熱至120°C。將此溶液注入至金屬 鹽溶液中，升溫至400°C 4小時。將得到的產物溶於2. 5ml甲醇，8000rpm下離心10分鐘，取 下層沉澱，加入2. 5ml正己烷，7000rpm下離心5分鐘，取上層清液，加入0. Iml油胺和2. 5ml 二甲苯，SOOOrpm下離心10分鐘後取下層沉澱，蒸乾溶劑後得到摻鋁氧化鋅納米粒子，摻鋁 氧化鋅納米粒子的直徑為30nm，最終產物的X射線衍射圖，如圖4所示。實施例5將0. 25mmol醋酸鋅、0. 05mmol硫酸鋁加入反應管，加入7. 5mmol油胺，加熱至 2200C ；另一反應管加入2. 5mmol油胺，加熱至200°C。將此溶液注入至金屬鹽溶液中，升溫 至250°C 16小時。將得到的產物溶於3. 2ml叔丁醇，8000rpm下離心10分鐘，取下層沉澱， 加入2. 5ml 二氯甲烷，7000rpm下離心5分鐘，取上層清液，加入0. Iml油胺和2. 5ml叔丁 醇，SOOOrpm下離心IOmin後取下層沉澱，蒸乾溶劑後得到摻鋁氧化鋅納米粒子，所述摻鋁 氧化鋅納米粒子的直徑為15nm，最終產物的X射線衍射圖，如圖5所示。
權利要求
一種摻鋁氧化鋅納米粒子的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟步驟一，取二價鋅鹽，三價鋁鹽加入溶劑並加熱；步驟二，取表面活性劑並加熱；步驟三，將步驟一中的溶液注入步驟二的溶液中，升溫，純化產物，得摻鋁氧化鋅納米粒子。
2.根據權利要求1所述的摻鋁氧化鋅納米粒子的製備方法，其特徵是，步驟一中，所述 二價鋅鹽為乙醯丙酮鋅、氯化鋅、硫酸鋅或醋酸鋅。
3.根據權利要求1所述的摻鋁氧化鋅納米粒子的製備方法，其特徵是，步驟一中，所述 錫鹽為氯化鋁、硫酸鋁、硝酸鋁或溴化鋁。
4.根據權利要求1所述的摻鋁氧化鋅納米粒子的製備方法，其特徵是，步驟一中，所述 溶劑為油胺、十八烯。
5.根據權利要求1所述的摻鋁氧化鋅納米粒子的製備方法，其特徵是，步驟一中，二價 鋅鹽三價鋁鹽摩爾比=(5 6. 2) (1 1. 1)。
6.根據權利要求1所述的摻鋁氧化鋅納米粒子的製備方法，其特徵是，步驟三中，所述 純化具體為將產物溶於有機溶劑A中，離心，取下層沉澱，再向沉澱中加入有機溶劑B，離 心，取上清液，向上清中加入油胺和有機溶劑A，離心後取下層沉澱，烘乾，得到摻鋁氧化鋅 納米粒子。
7.根據權利要求6所述的摻鋁氧化鋅納米粒子的製備方法，其特徵是，步驟三中，所述 有機溶劑A和有機溶劑B各自獨立地選自以下不為同一的物質中的一種甲醇、乙醇、乙二 醇、正戊醇、正丁醇、叔丁醇、二甲苯、正己烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯仿和二氯甲烷。
8.根據權利要求1所述的摻鋁氧化鋅納米粒子的製備方法，其特徵是，步驟一中，所述 溶劑的加入量為二價鋅鹽總量摩爾數的5 50倍。
9.根據權利要求1所述的摻鋁氧化鋅納米粒子的製備方法，其特徵是，步驟一、二、三 中，所述加熱具體為100 400°C加熱1 24小時。
10.根據權利要求1所述的摻鋁氧化鋅納米粒子的製備方法，其特徵是，步驟三中，所 述摻鋁氧化鋅納米粒子的直徑為2 50nm。
全文摘要
一種光電材料技術領域的摻鋁氧化鋅納米粒子的製備方法，包括以下步驟步驟一，取二價鋅鹽，三價鋁鹽加入溶劑並加熱；步驟二，取表面活性劑並加熱；步驟三，將步驟一中的溶液注入步驟二的溶液中，升溫，純化產物，得摻鋁氧化鋅納米粒子。本發明首次合成電性能寬度可調的摻鋁氧化鋅納米粒子，製備方法採用非真空化學合成方法，具有綠色無汙染，設備要求簡單，適合工業化大規模生產的優點。
文檔編號H01B13/00GK101834005SQ20101020222
公開日2010年9月15日 申請日期2010年6月18日 優先權日2010年6月18日
發明者葉子超, 張亞非, 柳穎, 王永貴, 魏浩 申請人:上海交通大學