总第１４卷１５６期 ２０１２年８月 大众科技 Ｐｏｐｕｌａｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＶｏＬ．１４ Ｎ０．８ Ａｕｇｕ￣２０１２ 锑掺杂氧化锡ＡＴＯ纳米导电粉体的研制 何焕全陈进中伍祥武 （广西铟锡锑工程技术研究中心，柳少Ｉ＇ｌ百韧特先进材料有限公司，广西柳州５４５００６） 【摘要】通过设备和工艺的改进，寻求成本低、产率高、比表面积大的工业化锑掺杂氧化锡ＡＴＯ纳米导电粉备方法。 即在络合能力强的复合有机酸溶液中加入纯度９９．９％以上高纯锡和高纯锑化合物，再滴加和氨水，进行凝胶化反应和聚合 反应，得到棕色透明液体，经过过滤、干燥、热分解和粉碎后，得到纯度达到９９．０％以上、粒度小于１００纳米、比表面积３０ｍ２／ｇ 的锑掺杂氧化锡ＡＴＯ纳米导电粉体，工艺简单、生产周期短、成本低。 【关键词】锑掺杂氧化锡ＡＴＯ；纳米导电粉体 【中图分类号】Ｔ０６２９ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００８—１１５１（２０１２）０８—０１０６—０２ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｎｔｉｍｏｎｙ．．ｄｏｐｅｄ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ ＡＴＯ ｎａｎｏ．．ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐｏｗｄｅｒ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄ ｔｏ ｓｅｅｋ ｌｏｗ ｃｏｓｔ，ｈｉｇｈ ｙｉｅｌｄ ａｎｄ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚｅｄ ａｎｔｉｍｏｎｙ—ｄｏｐｅｄ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ ＡＴＯ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃ１ｅｓ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ．Ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘａｔｉｏｎ ａｂｉ１ｉｔｙ ｏｆ ｃｏｍｐｏｕｎｄ—ｏｒｇａｎｉｃ ａｃｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ａ ｐｕｒｉｔｙ ｏｆ ９９．９％ｈｉｇｈ ｐｕｒｉｔｙ ｔｉｎ ａｎｄ ｈｉｇｈ—ｐｕｒｉｔｙ ａｎｔｉｍｏｎｙ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ．ａｎｄ ｔｈｅｎ ａｄｄｅｄ ｄｒｏｐｗｉｓｅ ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ ａｎｄ ａｍｍｏｎｉａ，ｔｈｅ ｇｅｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｂｒｏｗｎ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ １ｉｑｕｉｄ， ａｆｔｅｒ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ，ｄｒｙｉｎｇ ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｒｕｓｈｅｄ，ｗｉｔｈ ａ ｐｕｒｉｔｙ ｏｆ ９９．Ｏ％，ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １００ ｎｍ，ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ ｏｆ ３０ｍ ／ｇ，ａｎｔｉｍｏｎｙ—ｄｏｐｅｄ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ ＡＴＯ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｓｉｍｐｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｓｈｏｒｔ ｃｙｃｌｅ ａｎｄ ｌｏｗ ｃｏｓｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ａｎｔｉｍｏｎｙ—ｄｏｐｅｄ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ ＡＴＯ；Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ １前言 锑掺杂二氧化锡ＡＴＯ纳米导电粉体具有良好的导电性、 耐侯性、稳定性和光透射性等特异的光电性能，是一种极具 发展潜力的新型多功能透明导电材料，市场前景广阔。首先 其良好的导电性主要用于导电纤维、橡胶、陶瓷、塑料、涂 ２锑掺杂二氧化锡ＡＴＯ纳米导电粉体研制 ２．１ 技术原理 目前，国内外全部都是采用氯盐生产ＡＴＯ，该流程的共 性难题是：锡水合物胶体中的氯离子是极其难以除去，该流 程的缺点是：洗涤流程长、不能连续生产，成本高，质量差， 产品含氯离子使用户终端产品受影响是不可避免的，制约了 ＡＴＯ材料的大面积推广。 技术原理是：在络合能力强的复合有机酸溶液中加入金 料、防静电涂料用导电填料，可代替白金或稀有金属作为电 极材料用在玻璃熔制炉和化工行业；也用于半导体极板贮存 容器，太阳能电池材料，半导体气敏元件以及湿敏元件等众 多领域中；以及液晶显示（ＬＣＤ）、气体放电显示、电致发光显 示（ＥＬＤ）、扁平式电视显象管、荧光显示和电致彩电显示（ＥＣＤ） 等各式显示器件的透明导电涂层。其次，其良好的耐侯性和 稳定性使得ＡＴＯ抗静电材料能很好地耐强酸、强碱和机械磨 损，不受气候和使用环境的。第三，ＡＴＯ材料具有优良 的光学浅色透明性、高的光透射性、良好的减反射性、抗辐 属锡和锑，形成共溶体，向此共溶体滴加进行凝胶化反 应，得灰白色膏胶状前驱体，再滴加氨水进行配位聚合反应， 得到宗色透明液体，将此宗色透明液体进行洗涤、过滤、干 燥处理，经过热处理、粉碎后，就得到锑掺杂氧化锡粉体。 技术具有不引入氯离子、制备工艺简单、生产周期短、成本 低，易于工业化生产等优点。 ２．２工艺流程 王扭馥篷蓝 盒成班 Ｉ ； 射及红外吸收等功能，广泛应用于建筑用低辐射率玻璃、计 算机房，雷达的屏蔽保护区，防电磁干扰的透明窗、红外吸 收隔热材料等领域中。甚至在电子传输、化学稳定性和高温 稳定性，性价比方面还要优于ＩＴＯ。广泛应用于抗静电导电 材料，市场前景广阔。因此，进行本项目是十分必要的。 【收稿日期】２０１２－０６—２９ 链篁麒蛐一Ｉ曼 险 匿蕉 垃 皿 【作者简介】何焕全（１９６４一），男，广西铟锡锑工程技术研究中心，柳州百韧特先进材料有限公司高级工程师，从事有色 金属材料及合金的制备与应用研究。 １０６． ．本工艺以锡锑单质氧化物为原料，通过无机酸溶解，制 备高纯原料液，经专利技术合成中间体后，再经后处理工艺 得纳米ＡＴＯ粉体。本方法具有合成周期短、合成成本低、产 品中不含有对粉体应用产生极大影响的Ｃ卜等特点。 ２．３技术关键及解决方法 （１）技术关键 调）；纯度ＳｎＯ ＋Ｓｂｚ０。≥９９．Ｏ％基于金属杂质；粒径≤２ ＩＪ．ｍ：比 表面积１０ｍ２／ｇ；Ｃ１含量５０ｐｐｍ，电阻率２０ Ｑ ｃｍ；热稳定性 ８５０℃。与上述行业标准比较，本项目批标均较优。 ３讨论 （１）过滤工艺的改进。实验的方案为自然沉降，不仅时 间长，效率低，而且分离效果差。如采用板框过滤、真空过 滤或是膜过滤技术，则过虑效益和效果明显提高。 （２）干燥结垢问题有待改进。实验过程中干燥设备结垢 找到合适的复合有机酸溶剂，并使合成工艺参数最佳化 及如何使后处理工艺和设备的选型得以优化组合，确保产品 比表面积、粒度符合产品质量要求，是本技术的关键所在。 （２）技术关键解决方法 １）通过正交试验、排除法等找到合适的复合有机酸溶剂。 通过排除法、正交试验等方法，进行大量的试验、分析，摸 索和改进，掌握了防团聚的方法，从众多有机物中找到了合 时有发生，影响回收率和产品粒度。主要原因是振动效果不 理想。应在粉相对集中的位置增加振动装置，使干燥的粉能 及时排出，避免结团、结垢。 适的复合有机酸溶剂。 ２）溶解工序滴酸设备和工艺的改进。针对实验用酸的特 性，设计滴酸装置的改造，实现均匀滴酸，满足工业试验的 工况条件和控制要求并解决跑酸问题。 ３）干燥工序设备改进。设计多个工艺参数，进行多次试 验和试给结果分析，比对，找到最佳工艺条件。 ４）煅烧工序设备和工艺的改进。针对炉子的供热系统和 进料装置进行了改造，并对煅烧温度、时间、装料量等工艺 （３）产品系列化有待进一步完善。实验方案只有９９．８％ 一个品种，而市场的需求有３Ｎ、４Ｎ，甚至５Ｎ的。由于高纯 产品与原料供密切联系，因此，应及时跟踪高纯原料供情况， 做好工艺的优化，进行产品系列化工作，满足市场需要。 ４结果 （１）通过研究，本工艺可生产出粉体粒度小于５０纳米 进行了多次试验、调整和改进，满足试验要求。 ５）粉碎工序设备和工艺的改进。根据原有粉碎工艺，配 置不合理，无负压系统，不利于粉体分级，也不利于进料的 稳定性，系统操作难度大等不足。经计算，设计负压收统系 统，很好地解决了分级效果不理想、工况稳定性差等问题。 （Ｘ－衍射宽化法）、比表面积３０ｍＺ／ｇ、ＳｎＯ ＋Ｓｂ ０ （基于金属 杂质）纯度９９．Ｏ％的锑掺杂二氧化锡ＡＴＯ纳米导电粉体，该 工艺具有流程简单、生产周期短、成本低、易于工业化的特 点。 （２）制备锑掺杂二氧化锡ＡＴ０纳米导电粉体的最佳条件 为：复合有机物与锡质量比为４：１，煅烧温度４５０￣Ｃ，煅烧 时间３ｈ。 ２．４锑掺杂二氧化锡ＡＴＯ纳米导电粉体的产品性能 （１）锑掺杂氧化锡（ＡＴＯ）测度结果如下表 序号 ｌ ２ ３ ４ 指标名称 配比：ＳｎＯ２．Ｓｂ２ ：（ｗｔ％） 纯度：ＳｎＯ２＋Ｓｂ２０３（基于金属杂质）；％ 其它杂质指标总量：％ 比表面积；（ｍ ｇ ） 样品ｌ ８９．２：１０．４ ９９．Ｏ １ ０ ３８ １０ 样品２ ９２：８ ９９ ２ ０ ８ ３５ ３ 样品３ ９５：５ ９９ ５ Ｏ．５ ３２ １ 【参考文献】 【１】黄庆文，李宁，孟庆林．纳米ＡＴＯ粉体的制备及其电光热性 能研究卟新型建筑材料，２０１２，（４）：３５—３７． 【２】尹大鹏，朱协彬，汪海涛．ＡＴＯ粉体的制备工艺及其导电性 ５ ６ 电阻率；（０ ｃｍ） 热稳定性：（℃） １．３ ＞９００ 】＿５ ＞９００ １．４ ＞９００ ７ ８ 粉体 ｌ （激光粒度仪测定）；（ｕｍ） 粒度 ｌ （ｘ一衍射宽化法）；（ｉｒｍ） Ｃ１ ： （％） ０ ５０ ＜ｌ０ ０ ６８ ＜５０ ０ ０．３５ ＜１０ ０ 能的研究卟安徽工程大学学报，２０１１（６）：５１—５４． 【３】王海文，徐秀娟，李秀花，等．锑掺杂氧｛ｇ－￣（ＡＴ０）纳米粉体 的表征与分散Ⅱ】．上海涂料，２００９（１０）：１０—１３． ［４】张榜，郑占申，阎培起．锑掺杂二氧化锡（ＡＴＯ）导电粉体的 研究进展卟中国陶瓷，２００９（３）：３—６． 通过正交试验及验证实验，确定澄清型紫薯汁生产的工 艺为：紫薯干片制备工艺参数为薯片厚度３ｍｍ，干制温度 ８０＂Ｃ，干制时间７ｈ：澄清型紫薯汁生产配方为白砂糖４％，葡 萄糖３％，海藻糖３％，柠檬酸０．１％，羧甲基纤维素钠０．ｉ／％， （２）比对行业指标 目前的行业标准是，配比：ＳｎＯ ：Ｓｂ ０。＝８５：１５￣９７：３（可 （上接第１１１页） ３讨论与结论 紫薯营养丰富，但不宜储藏，运输比较麻烦 。紫薯干 片的制备，其主要优点：工艺简便，可在原材料基地加工完 成；便于储藏和运输，利于饮料企业全年加工产品；赋予紫 薯汁特殊风味，解决产品薯味平淡问题。考虑到饮料企业清 食盐０．０５％，山梨酸钾０．０３％，红薯香精０．０１％，紫薯干片５％。 【参考文献】 洁生产的责任，对浸汁后的紫薯片建议综合利用。 为解决紫薯汁产品易出现沉淀与分层问题，本工艺通过 采用紫薯干片循环浸汁，用２００目硅藻土过滤机或离心机过 滤，在调配时适当加入一定量的羧甲基纤维素钠来增加产品 的粘度，趁热灌装于玻璃瓶中，经ｌＯ 一２０ 一１０ ／１００℃热 水杀菌，有效地防止了产品的沉淀与分层。 １０７． 【１】谢一芝，郭小丁，尹晴红等．紫心甘薯新品种宁紫薯１号的 选育及栽培技术Ｕ］．江苏农业科学，２００６（２）：４３－４４． 【２］，黄洁琼，陈英等．紫薯的营养价值与产品开发Ⅱ］．农产 品加工・学刊，２０１１，８：４１—４３． 【３】王利群．紫薯的营养Ｕ１．农产品市场周刊，２０１０，２０：２２—２３． 【４】王志良，李松坚，李润生．改良山川紫甘薯的加工利用田．中 国种业，２００４（１１）：１５—１６． ．
