專利名稱：一種摻雜氧化鋅納米粉體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種摻雜氧化鋅納米粉體的制備方法。

背景技術(shù)：
透明導(dǎo)電氧化物薄膜由于具有禁帶寬、可見光譜區(qū)透過率高以及電阻率低等特性 而在平板顯示以及薄膜太陽能電池等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前人們已經(jīng)開發(fā)了不同系列的 透明導(dǎo)電氧化物薄膜材料，其中，氧化鋅基材料由于具有低成本、無毒的特性而引起了人們 極大關(guān)注。氧化鋅本身是導(dǎo)電率不高的半導(dǎo)體(電導(dǎo)率約10_14s/cm)，但是經(jīng)過鋁、鎵等摻 雜后其導(dǎo)電性有了很大的提高(電導(dǎo)率為103-104s/cm)，且可見光區(qū)透過率高于85%，可以 替代目前較為常用的氧化銦錫(ITO)透明導(dǎo)電材料。磁控濺射沉積透明導(dǎo)電薄膜技術(shù)是較為成熟的成膜方法，它由于具有薄膜致密度 高、均勻性、重復(fù)性好且易于大面積高速沉積等優(yōu)點(diǎn)而被工業(yè)界接受并廣泛采用。在磁控濺 射過程中，陶瓷濺射靶材起到至關(guān)重要的作用，它的性能與濺射穩(wěn)定性以及最終膜層的特 性密切相關(guān)。陶瓷濺射靶材一般通過粉體壓力成型、高溫?zé)Y(jié)的工藝獲得，其中粉體原料的 質(zhì)量對(duì)濺射靶材的性能有著密切的影響。公開號(hào)為CN 101481790A的中國專利申請(qǐng)中公開了一種ZAO半導(dǎo)體納米導(dǎo)電膜及 其制備方法。其在ZAO系透明導(dǎo)電膜上再沉積一層透明保護(hù)膜，使之能保證該復(fù)合膜具有 低電阻率、高可見光的透射率、高紅外線的反射率、耐潮與不受環(huán)境因素的影響。為了連續(xù) 生長大面積ZAO系透明導(dǎo)電膜，專門設(shè)計(jì)了多靶卷繞式高真空濺射臺(tái)。在高真空室內(nèi)需用 冷卻系統(tǒng)，使柔性基底的溫度保持在60°C 150°C。電源使用不對(duì)稱脈沖直流裝置，可使靶 材表面在工作時(shí)不“中毒”，而電源的有用功率比常規(guī)電源高2倍多。濺射氣體是高純Ar和 O2，以保證膜的濺射沉積率較高以及有優(yōu)良的薄膜光學(xué)和電學(xué)特性。公開號(hào)為JP平6-293956A的日本專利申請(qǐng)中公開了一種氧化鋅摻雜鋁和硼的濺 射靶，其摻雜比例為0. 1 IOa. % Α1，0· 1 IOa. % B。公開號(hào)為CN 1752269Α的中國專利申請(qǐng)中公開了一種離子束增強(qiáng)沉積制備ρ型氧 化鋅薄膜的方法，其將高純度ZnO粉體，或原子比為1-5%的Al、In等氧化物均勻摻入ZnO 粉體，用等靜壓壓制成型，再燒結(jié)成濺射靶，并用純N2或Ar 隊(duì)為1 3 1 10的混合 高純氣體產(chǎn)生的混合離子束對(duì)沉積膜轟擊，垂直注入到濺射沉積膜上，利用樣品臺(tái)的公轉(zhuǎn) 和樣品片自轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)均勻注入，保證薄膜在后續(xù)的結(jié)晶熱處理后得到均勻的、高取向ZnO多 晶結(jié)構(gòu)。公開號(hào)為CN 101490766Α的中國專利申請(qǐng)中公開了一種氧化鋅系透明導(dǎo)體及該 透明導(dǎo)體形成用濺射靶以及該濺射靶的制造方法，以氧化鋅(ZnO)為主成分，含有相對(duì)于 氧化鋅成為N型摻雜劑的元素，并且含有相對(duì)于所有金屬原子為0. 05 2. 0原子％的表示 與氧化鋅的潤濕性的參數(shù)P為6以下、電阻率小于添加了 N型摻雜劑的氧化鋅的電阻率的 金屬，其中，P = (G+Hmix)/RT，G 溫度T下金屬的吉布斯自由能，Hmix 溫度T下氧化鋅與金 屬的混合焓，R 氣體常數(shù)，T 溫度。
公開號(hào)為CN 1389404A的中國專利申請(qǐng)中公開了一種低溫易燒結(jié)的納米級(jí)氧化鋅粉末的制備方法，采用鋅的無機(jī)鹽為原料，以碳酸鹽或碳酸氫鹽為沉淀劑，在劇烈的攪拌 下，使鋅的無機(jī)鹽與碳酸鹽或碳酸氫鹽的高濃度溶液混合反應(yīng)生成堿式鋅鹽沉淀。目前大部分研究者采用氧化鋅粉體與摻雜粉體球磨相混合的方法制備摻雜氧化 鋅粉體，進(jìn)而用于制備陶瓷濺射靶材。如申請(qǐng)?zhí)枮?2156898. 7的中國專利申請(qǐng)中公開了 一種鋅鎵氧化物陶瓷靶材及其制備方法和應(yīng)用，其采用氧化鋅粉末與氧化鎵粉末相互混均 勻，采用冷壓方法成型，用常壓、常氣氛燒結(jié)成密實(shí)的塊體，作為濺射靶材，并應(yīng)用于鋅鎵氧 化物透明導(dǎo)電薄膜的制備?！皳诫s量對(duì)ZnO陶瓷靶材性能影響的研究”(《人工晶體學(xué)報(bào)》 2009年38卷第三期772頁)一文中報(bào)道了采用氧化鋅粉體與摻雜粉體球磨相混合的方法 制備摻雜氧化鋅粉體。上述方法雖然從制備工藝角度看較為簡單，但是對(duì)制備高質(zhì)量靶材 而言顯得尤為不足首先，難以獲得均勻的摻雜，由于摻雜氧化物的粉體量較少(通常為氧 化鋅質(zhì)量的0. 5% 6% )，通過球磨方式很難保證兩者之間能達(dá)到原子量級(jí)的均勻混合， 導(dǎo)致靶材成份的不均勻，進(jìn)而影響到濺射薄膜光電性能的均勻性；其次，在球磨過程中磨球 之間以及磨球與罐體之間的接觸和磨損會(huì)在體系中引入大量雜質(zhì)，導(dǎo)致靶材純度的降低； 此外，所用粉體原料的粒徑大多為微米量級(jí)，燒結(jié)活性較低，需要高于1300°C以上的燒結(jié)溫 度，而在該溫度下?lián)诫s物與氧化鋅發(fā)生反應(yīng)形成不導(dǎo)電的第二相(如鋁摻雜的氧化鋅會(huì) 產(chǎn)生鋁酸鋅相)，這些第二相會(huì)引起靶材電導(dǎo)率的不均勻分布，進(jìn)而影響到濺射過程的穩(wěn)定 性。因此，從原料做起獲得均勻摻雜的ZnO納米粉體對(duì)于制備高質(zhì)量濺射靶材來說顯得尤 為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是從根本上解決采用現(xiàn)有摻雜氧化鋅粉體制備方法 制得的摻雜氧化鋅粉體分布不均勻、雜質(zhì)含量高、存在不導(dǎo)電的第二相等問題。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種摻雜氧化鋅納米粉體的制備方法，能 夠制得分布均勻、純度高且無不導(dǎo)電的第二相的摻雜氧化鋅粉體。一種摻雜氧化鋅納米粉體的制備方法，包括步驟(1)將摻雜金屬鹽和鋅鹽溶解到去離子水中形成鹽總濃度為0. 5mol/L 3mol/L 的鹽溶液，其中，摻雜金屬鹽中的金屬離子與鋅鹽中的鋅離子的摩爾比小于等于0.18 1 ；(2)將沉淀劑溶解到去離子水中形成lmol/L 6mol/L的沉淀劑溶液；(3)在轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分鐘 800轉(zhuǎn)/分鐘的強(qiáng)烈攪拌下，將步驟⑴中配制的鹽 溶液以5mL/min 50mL/min的速度均勻地滴加至步驟(2)配制的沉淀劑溶液中，滴加過程 中保持混合體系的PH值為5 10，溫度10°C 80°C，獲得共沉淀產(chǎn)物；(4)將上述共沉淀產(chǎn)物陳化IOh 30h后，沉淀物依次用去離子水和無水乙醇洗滌 后干燥，得到白色產(chǎn)物；(5)將上述白色產(chǎn)物在400°C 800°C煅燒Ih 5h，制得摻雜氧化鋅納米粉體；所述的摻雜金屬鹽為鋁鹽、鎵鹽、銦鹽、錫鹽、硼鹽、鉻鹽、釩鹽中的一種或多種。作為優(yōu)選所述的摻雜金屬鹽選自硝酸鋁、硝酸鎵、硝酸銦、氯化錫、硼酸、硝酸鉻、硝酸釩中 的一種或兩種。
所述的兩種摻雜金屬鹽中的兩種摻雜金屬離子的摩爾比值為0.05 1 1。所述的鋅鹽選自硫酸鋅、硝酸鋅、醋酸鋅或氯化鋅中的一種。 所述的沉淀劑選自氨水、碳酸銨、碳酸氫銨或尿素中的一種。步驟(4)中，所述的沉淀物用去離子水洗滌的次數(shù)為3次 5次，無水乙醇洗滌的 次數(shù)為1次 3次。步驟(4)中，所述的干燥溫度為80°C 110°C，干燥時(shí)間為5h 15h。本發(fā)明對(duì)摻雜氧化鋅納米粉體使用場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)觀察晶粒尺寸 和微結(jié)構(gòu)、利用電子能譜(EDS)分析摻雜元素的分布情況、采用X-射線衍射儀(XRD)進(jìn)行 相結(jié)構(gòu)的表征判斷有無第二雜相。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果共沉淀法是利用沉淀劑將兩種及兩種以上的金屬離子同時(shí)沉淀下來的一種方法， 能有效地制備出均勻摻雜的氧化鋅納米粉體，實(shí)現(xiàn)在保持氧化鋅六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)不變的情 況下元素原子級(jí)的均勻摻雜。該方法與其他摻雜氧化鋅納米粉體的制備方法如溶膠_凝 膠、物理法相比具有設(shè)備簡單、易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)以及成本低等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明方法制備的摻雜氧化鋅粉體顆粒均勻呈近球形，粒徑為10 70nm，摻雜金 屬離子分布均勻，呈現(xiàn)ZnO的纖鋅礦結(jié)構(gòu)，且沒有觀察到不導(dǎo)電的第二雜相的衍射峰，純度 高，可以用于制備高質(zhì)量的氧化鋅基濺射靶材。本發(fā)明方法制備的摻雜氧化鋅粉體元素?fù)诫s均勻性好且具有較高的燒結(jié)活性，可 用于高性能ZnO基透明導(dǎo)電薄膜濺射靶材的制備。


圖1為實(shí)施例1制備的鋁摻雜氧化鋅納米粉體的SEM圖片；圖2為實(shí)施例1制備的鋁摻雜氧化鋅納米粉體的EDS圖譜的元素面分布圖；圖3為摻雜氧化鋅納米粉體的XRD物相圖譜；其中，(a)為實(shí)施例1制備的鋁摻雜 氧化鋅納米粉體的XRD物相圖譜，(b)為實(shí)施例4制備的鎵摻雜氧化鋅納米粉體的XRD物 相圖譜；其中，橫坐標(biāo)為2 θ角，縱坐標(biāo)為相對(duì)強(qiáng)度(intensity)；圖4為實(shí)施例4制備的鎵摻雜氧化鋅納米粉體的SEM圖片；圖5為實(shí)施例4制備的鎵摻雜氧化鋅納米粉體的EDS圖譜的元素面分布圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1將硝酸鋁和硝酸鋅共同溶解到去離子水中形成鹽總濃度為lmol/L的鹽溶液，其 中鋁離子與鋅離子之間摩爾比為0.032 1，在轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分鐘的強(qiáng)烈攪拌下以20mL/ min的速度均勻地滴加到3mol/L的氨水溶液(溶劑為去離子水)中，滴加過程中保持體系 的PH值為7. 5士0. 5，溫度為30°C，獲得共沉淀產(chǎn)物；將共沉淀產(chǎn)物陳化24h后，沉淀物用去 離子水洗滌3次，再用無水乙醇洗滌1次，然后在100°C烘箱中干燥10h，得到干燥的白色產(chǎn) 物；將白色產(chǎn)物在600°C溫度下煅燒2h，得到鋁摻雜氧化鋅納米粉體，其中，鋁離子與鋅離 子之間摩爾比為0.032 1。經(jīng)檢測，上述摻雜氧化鋅納米粉體的SEM照片如圖1，EDS圖譜摻雜元素面分布如圖2，XRD圖譜如圖3中(a)所示。從得到的SEM照片、EDS圖譜摻雜元素面分布、XRD圖譜結(jié)果可知，摻雜氧化鋅納米粉體顆粒均勻呈近球形，粒徑為30 40nm，摻雜鋁元素分布均勻，呈現(xiàn)ZnO的纖鋅礦結(jié)構(gòu)， 且沒有觀察到其它雜相的衍射峰。實(shí)施例2將硝酸鋁和硝酸鋅共同溶解到去離子水中形成鹽總濃度為0. 5mol/L的鹽溶液， 其中鋁離子與鋅離子之間摩爾比為0.032 1，在轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分鐘的強(qiáng)烈攪拌下以5mL/ min的速度均勻地滴加到2mol/L的氨水溶液(溶劑為去離子水)中，滴加過程中保持體系 的PH值為8. 3士0. 3，溫度為20°C，獲得共沉淀產(chǎn)物；將共沉淀產(chǎn)物陳化24h后，沉淀物用去 離子水洗滌4次，再用無水乙醇洗滌2次，然后在100°C烘箱中干燥10h，得到干燥的白色產(chǎn) 物；將白色產(chǎn)物在500°C溫度下煅燒2h，得到鋁摻雜氧化鋅納米粉體，其中，鋁離子與鋅離 子之間摩爾比為0.032 1。經(jīng)檢測，從上述摻雜氧化鋅納米粉體的SEM照片、EDS圖譜摻雜元素面分布、XRD圖 譜可知，摻雜氧化鋅納米粉體顆粒均勻呈近球形，粒徑為50 60nm，摻雜鋁元素分布均勻， 呈現(xiàn)ZnO的纖鋅礦結(jié)構(gòu)，且沒有觀察到其它雜相的衍射峰。實(shí)施例3將硝酸鋁和硝酸鋅共同溶解到去離子水中形成鹽總濃度為3mol/L的鹽溶液，其 中鋁離子與鋅離子之間摩爾比為0.02 1，在轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分鐘的強(qiáng)烈攪拌下以50mL/ min的速度均勻地滴加到5mol/L的氨水溶液(溶劑為去離子水)中，滴加過程中保持體系 的PH值為9. 6士0. 4，溫度為50°C，獲得共沉淀產(chǎn)物；將共沉淀產(chǎn)物陳化30h后，沉淀物用去 離子水洗滌5次，再用無水乙醇洗滌2次，然后在100°C烘箱中干燥15h，得到干燥的白色產(chǎn) 物；將白色產(chǎn)物在700°C溫度下煅燒3h，得到鋁摻雜氧化鋅納米粉體，其中，鋁離子與鋅離 子之間摩爾比為0.02 1。經(jīng)檢測，從上述摻雜氧化鋅納米粉體的SEM照片、EDS圖譜摻雜元素面分布、XRD圖 譜可知，摻雜氧化鋅納米粉體顆粒均勻呈近球形，粒徑為40 50nm，摻雜鋁元素分布均勻， 呈現(xiàn)ZnO的纖鋅礦結(jié)構(gòu)，且沒有觀察到其它雜相的衍射峰。實(shí)施例4將硝酸鎵和硝酸鋅共同溶解到去離子水中形成鹽總濃度為lmol/L的鹽溶液，其 中鎵離子與鋅離子之間摩爾比為0.02 1，在轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分鐘的強(qiáng)烈攪拌下以30mL/ min的速度均勻地滴加到3mol/L的氨水溶液(溶劑為去離子水)中，滴加過程中保持體系 的PH值為7. 3士0. 3，溫度為30°C，獲得共沉淀產(chǎn)物；將共沉淀產(chǎn)物陳化24h后，沉淀物用去 離子水洗滌3次，再用無水乙醇洗滌1次，然后在100°C烘箱中干燥10h，得到干燥的白色產(chǎn) 物；將白色產(chǎn)物在600°C溫度下煅燒2h，得到鎵摻雜氧化鋅納米粉體，其中，鎵離子與鋅離 子之間摩爾比為0.02 1。經(jīng)檢測，上述摻雜氧化鋅納米粉體的SEM照片如圖4，EDS圖譜摻雜元素面分布如 圖5，XRD圖譜如圖3中(b)所示。從得到的SEM照片、EDS圖譜摻雜元素面分布、XRD圖譜結(jié)果可知，摻雜氧化鋅納米 粉體顆粒均勻呈近球形，粒徑為20 30nm，摻雜鎵元素分布均勻，呈現(xiàn)ZnO的纖鋅礦結(jié)構(gòu)， 且沒有觀察到其它雜相的衍射峰。
實(shí)施例5 將硝酸鎵和硝酸鋅共同溶解到去離子水中形成鹽總濃度為0. 5mol/L的鹽溶液， 其中鎵離子與鋅離子之間摩爾比為0.02 1，在轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分鐘的強(qiáng)烈攪拌下以5mL/ min的速度均勻地滴加到2mol/L的氨水溶液(溶劑為去離子水)中，滴加過程中保持體系 的PH值為8. 6士0. 5，溫度為20°C，獲得共沉淀產(chǎn)物；將共沉淀產(chǎn)物陳化24h后，沉淀物用去 離子水洗滌4次，再用無水乙醇洗滌2次，然后在100°C烘箱中干燥10h，得到干燥的白色產(chǎn) 物；將白色產(chǎn)物在500°C溫度下煅燒2h，得到鎵摻雜氧化鋅納米粉體，其中，鎵離子與鋅離 子之間摩爾比為0.02 1。經(jīng)檢測，從上述摻雜氧化鋅納米粉體的SEM照片、EDS圖譜摻雜元素面分布、XRD圖 譜可知，摻雜氧化鋅納米粉體顆粒均勻呈近球形，粒徑為20 30mm，摻雜鎵元素分布均勻， 呈現(xiàn)ZnO的纖鋅礦結(jié)構(gòu)，且沒有觀察到其它雜相的衍射峰。實(shí)施例6將硝酸鎵和硝酸鋅共同溶解到去離子水中形成鹽總濃度為3mol/L的鹽溶液，其 中鎵離子與鋅離子之間摩爾比為0.04 1，在轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘的強(qiáng)烈攪拌下以50mL/ min的速度均勻地滴加到5mol/L的氨水溶液(溶劑為去離子水)中，滴加過程中保持體系 的PH值為9. 6士0. 4，溫度為70°C，獲得共沉淀產(chǎn)物；將共沉淀產(chǎn)物陳化30h后，沉淀物用去 離子水洗滌5次，再用無水乙醇洗滌2次，然后在100°C烘箱中干燥15h，得到干燥的白色產(chǎn) 物；將白色產(chǎn)物在700°C溫度下煅燒3h，得到鎵摻雜氧化鋅納米粉體，其中，鎵離子與鋅離 子之間摩爾比為0.04 1。經(jīng)檢測，從上述摻雜氧化鋅納米粉體的SEM照片、EDS圖譜摻雜元素面分布、XRD圖 譜可知，摻雜氧化鋅納米粉體顆粒均勻呈近球形，粒徑為20 40nm，摻雜鎵元素分布均勻， 呈現(xiàn)ZnO的纖鋅礦結(jié)構(gòu)，且沒有觀察到其它雜相的衍射峰。實(shí)施例7將硝酸鎵、硝酸鋁和硝酸鋅共同溶解到去離子水中形成鹽總濃度為2mol/L的鹽 溶液，其中鎵離子與鋁離子的摩爾數(shù)之和與鋅離子的摩爾比為0.04 1，鎵離子與鋁離子 的摩爾比為1 1，在轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分鐘的強(qiáng)烈攪拌下以40mL/min的速度均勻地滴加到 4mol/L的氨水溶液(溶劑為去離子水)中，滴加過程中保持體系的pH值為8.3 士 0.2，溫度 為50°C，獲得共沉淀產(chǎn)物；將共沉淀產(chǎn)物陳化30h后，沉淀物用去離子水洗滌5次，再用無 水乙醇洗滌2次，然后在100°C烘箱中干燥15h，得到干燥的白色產(chǎn)物；將白色產(chǎn)物在800°C 溫度下煅燒4h，得到鎵和鋁摻雜氧化鋅納米粉體，其中，鎵離子、鋁離子與鋅離子之間摩爾 比為 0. 02 0. 02 1。經(jīng)檢測，從上述摻雜氧化鋅納米粉體的SEM照片、EDS圖譜摻雜元素面分布、XRD圖 譜可知，摻雜氧化鋅納米粉體顆粒均勻呈近球形，粒徑為10 20nm，摻雜鎵元素和鋁元素 分布均勻，呈現(xiàn)ZnO的纖鋅礦結(jié)構(gòu)，且沒有觀察到其它雜相的衍射峰。實(shí)施例8將硝酸鎵、硝酸鋁和硝酸鋅共同溶解到去離子水中形成鹽總濃度為lmol/L的鹽 溶液，其中鎵離子與鋁離子的摩爾數(shù)之和與鋅離子的摩爾比為0.03 1，鎵離子與鋁離子 的摩爾比為0.8 1，在轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘的強(qiáng)烈攪拌下以30mL/min的速度均勻地滴加 到3mol/L的氨水溶液(溶劑為去離子水)中，滴加過程中保持體系的pH值為8. 5 士 0.2，溫度為40°C，獲得共沉淀產(chǎn)物；將共沉淀產(chǎn)物陳化30h后，沉淀物用去離子水洗滌5次，再用無水乙醇洗滌2次，然后在100°C烘箱中干燥15h，得到干燥的白色產(chǎn)物；將白色產(chǎn)物在 600°C溫度下煅燒2h，得到鎵和鋁摻雜氧化鋅納米粉體，其中，鎵離子、鋁離子與鋅離子之間 摩爾比為 0. 0133 0. 0167 1。經(jīng)檢測，從上述摻雜氧化鋅納米粉體的SEM照片、EDS圖譜摻雜元素面分布、XRD圖 譜可知，摻雜氧化鋅納米粉體顆粒均勻呈近球形，粒徑為20 30nm，摻雜鎵元素和鋁元素 分布均勻，呈現(xiàn)ZnO的纖鋅礦結(jié)構(gòu)，且沒有觀察到其它雜相的衍射峰。實(shí)施例9 11除了分別以硫酸鋅、醋酸鋅或氯化鋅來替換硝酸鋅之外，其余操作同實(shí)施 例8，制得鎵和鋁摻雜氧化鋅納米粉體，其中，鎵離子、鋁離子與鋅離子之間摩爾比為 0.0133 0.0167 1。經(jīng)檢測，從上述摻雜氧化鋅納米粉體的SEM照片、EDS圖譜摻雜元素面分布、XRD圖 譜可知，摻雜氧化鋅納米粉體顆粒均勻呈近球形，粒徑為20 30nm，摻雜鎵元素和鋁元素 分布均勻，呈現(xiàn)ZnO的纖鋅礦結(jié)構(gòu)，且沒有觀察到其它雜相的衍射峰。實(shí)施例12 14除了分別以碳酸銨、碳酸氫銨或尿素替代氨水之外，其余操作同實(shí)施例7，制得鎵 和鋁摻雜氧化鋅納米粉體，其中，鎵離子、鋁離子與鋅離子之間摩爾比為0.02 0.02 1。經(jīng)檢測，從上述摻雜氧化鋅納米粉體的SEM照片、EDS圖譜摻雜元素面分布、XRD圖 譜可知，摻雜氧化鋅納米粉體顆粒均勻呈近球形，粒徑為10 20nm，摻雜鎵元素和鋁元素 分布均勻，呈現(xiàn)ZnO的纖鋅礦結(jié)構(gòu)，且沒有觀察到其它雜相的衍射峰。實(shí)施例I5 I6除了分別以硝酸銦或氯化錫替代硝酸鎵之外，其余操作同實(shí)施例4，制得銦或錫摻 雜氧化鋅納米粉體，其中，銦離子或錫離子與鋅離子之間摩爾比為0.02 1。經(jīng)檢測，從上述摻雜氧化鋅納米粉體的SEM照片、EDS圖譜摻雜元素面分布、XRD圖 譜可知，摻雜氧化鋅納米粉體顆粒均勻呈近球形，粒徑為10 30nm，摻雜銦元素或錫元素 分布均勻，呈現(xiàn)ZnO的纖鋅礦結(jié)構(gòu)，且沒有觀察到其它雜相的衍射峰。實(shí)施例17 18除了分別以硝酸銦或氯化錫替代硝酸鋁之外，其余操作同實(shí)施例1，制得銦或錫摻 雜氧化鋅納米粉體，其中，銦離子或錫離子與鋅離子之間摩爾比為0.032 1。經(jīng)檢測，從上述摻雜氧化鋅納米粉體的SEM照片、EDS圖譜摻雜元素面分布、XRD圖 譜可知，摻雜氧化鋅納米粉體顆粒均勻呈近球形，粒徑為20 40nm，摻雜銦元素或錫元素 分布均勻，呈現(xiàn)ZnO的纖鋅礦結(jié)構(gòu)，且沒有觀察到其它雜相的衍射峰。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的濺射靶材用摻雜氧化鋅納米粉體的制備 方法進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本領(lǐng)域技術(shù)人員的這 些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改 動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
一種摻雜氧化鋅納米粉體的制備方法，包括步驟(1)將摻雜金屬鹽和鋅鹽溶解到去離子水中形成鹽總濃度為0.5mol/L～3mol/L的鹽溶液，其中，摻雜金屬鹽中的金屬離子與鋅鹽中的鋅離子的摩爾比小于等于0.18∶1；(2)將沉淀劑溶解到去離子水中形成1mol/L～6mol/L的沉淀劑溶液；(3)在轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分鐘～800轉(zhuǎn)/分鐘的強(qiáng)烈攪拌下，將步驟(1)中配制的鹽溶液以5mL/min～50mL/min的速度均勻地滴加至步驟(2)配制的沉淀劑溶液中，滴加過程中保持混合體系的pH值為5～10，溫度10℃～80℃，獲得共沉淀產(chǎn)物；(4)將上述共沉淀產(chǎn)物陳化10h～30h后，沉淀物依次用去離子水和無水乙醇洗滌后干燥，得到白色產(chǎn)物；(5)將上述白色產(chǎn)物在400℃～800℃煅燒1h～5h，制得摻雜氧化鋅納米粉體；所述的摻雜金屬鹽為鋁鹽、鎵鹽、銦鹽、錫鹽、硼鹽、鉻鹽、釩鹽中的一種或多種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的摻雜金屬鹽選自硝酸鋁、硝酸 鎵、硝酸銦、氯化錫、硼酸、硝酸鉻、硝酸釩中的一種或兩種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述的兩種摻雜金屬鹽中的兩種 摻雜金屬離子的摩爾比值為0.05 1 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的鋅鹽選自硫酸鋅、硝酸鋅、醋 酸鋅或氯化鋅中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的沉淀劑選自氨水、碳酸銨、碳 酸氫銨或尿素中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述的沉淀物用去離子 水洗滌的次數(shù)為3次 5次，無水乙醇洗滌的次數(shù)為1次 3次。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述的干燥溫度為 80°C 110°C，干燥時(shí)間為5h 15h。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)所述的制備方法制得的摻雜氧化鋅納米粉體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種摻雜氧化鋅納米粉體的制備方法，包括將摻雜金屬鹽和鋅鹽溶解到水中形成鹽溶液；在強(qiáng)烈攪拌下，將鹽溶液以均勻地滴加至沉淀劑水溶液中，滴加過程中保持混合體系的pH值為5～10，溫度10℃～80℃，獲得共沉淀產(chǎn)物，陳化10h～30h后，沉淀物依次用去離子水和無水乙醇洗滌后干燥，得到白色產(chǎn)物，在400℃～800℃煅燒1h～5h，制得摻雜氧化鋅納米粉體。該方法成本低、所用設(shè)備簡單、易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，制備的摻雜氧化鋅粉體分布均勻、純度高且無不導(dǎo)電的第二相，可以用于制備高質(zhì)量的氧化鋅基濺射靶材。
文檔編號(hào)C04B35/453GK101844917SQ20101016647
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者宋偉杰, 張宇龍, 張賢鵬, 楊曄, 王建林, 譚瑞琴, 趙俊華, 魏鐵鋒 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所