專利名稱：摻鋁氧化鋅導電粉體及其制備方法
技術領域：
本發明涉及光電功能材料領域，特別涉及一種摻鋁氧化鋅導電粉體及其制備方法。
背景技術：
在過去幾十年，納米氧化鋅由于其獨特的物理和化學性質倍受人們的關注。納米氧化鋅已在許多領域得到廣泛的應用，如太陽能電池、催化、壓敏電阻、光電器件、氣敏元件和晶體管等。但是，單純的氧化鋅在使用過程中容易受空氣中的氧氣、二氧化碳、碳氫化合物、水蒸汽和硫化物等影響，其光學和電學性能會隨著使用時間的延長而降低。研究表明，通過摻雜能提高氧化鋅在空氣中的穩定性，使其能在各領域獲得更好的應用。鋁、銦和鎵等高價金屬通過一定的方法已經能夠成功摻入氧化鋅晶格中，相對于銦和鎵兩者稀貴金屬，鋁在地殼中蘊含量是銦105 106倍，銦的價格則是鋁的250倍，因此，鋁摻雜的氧化鋅(AZO)是人們最關注的一種摻雜氧化物。鋁摻雜氧化鋅具有與錫摻雜氧化銦相比擬的光學和電學性質，卻在氫等離子體氣氛中又具有后者所沒有的穩定性，并且無毒，對環境友好，所以，鋁摻雜氧化鋅被譽為最有希望替代錫摻雜氧化銦的化合物。在AZO的制備中，目前人們更多關注的是利用磁控濺射、物理氣相沉積、噴霧熱解法和Sol-Gel法等制備AZO薄膜，而對AZO粉體制備的研究和發明還比較少。AZO導電粉體不僅可以通過涂膜技術制備成透明導電膜，應用在太陽能電池和電子元器件當中，同時也可以充當漿料、涂料、塑料和高分子等的填料及添加劑，改善和增進它們的性能，如低電阻導電粉體添加到材料當中，可抗靜電和起到電磁屏蔽等作用。目前AZO粉體形貌的合成基本上只有納米顆粒和納米棒/線。納米顆粒制備較多使用的方法是將鋅和摻雜元素的可溶性鹽的混合溶液和沉淀劑同時滴到水中，控制反應條件(如調節PH值)，形成摻雜的堿式碳酸鋅，再通過在還原性氣氛中煅燒制備出AZO粉體，這種方法工藝相對簡單，但需要在還原性氣氛下高溫煅燒，顆粒易團聚，形貌不可控，同時煅燒過程比較危險，對設備要求較高，消耗大量的能量，成本高。納米棒/線的方法則使用靜電紡絲的方法，需要設備要求更高，消耗的能量更多。眾所周知，對于化學物質，結構決定性能，因此材料的形貌對其應用有很大影響。人們通過研究發現，氧化鋅復雜形貌由于其獨特的結構在催化及氣敏元件等領域具有簡單形貌所不具備的優異性能，譬如在催化應用中提供巨大表面積的同時，又可以避免團聚改善并延長催化劑的性能。但其它形貌特別是復雜形貌的AZO目前還未見報道。

發明內容
鑒于此，有必要提供一種形貌較為復雜的摻鋁氧化鋅導電粉體及其制備方法。一種摻鋁氧化鋅導電粉體，所述摻鋁氧化鋅導電粉體的掃描電鏡觀察的微觀形貌為由摻鋁氧化鋅納米棒組成的刺球花狀結構，且所述摻鋁氧化鋅導電粉體的顆粒直徑為I微米 10微米，所述摻鋁氧化鋅導電粉體中鋁與鋅的摩爾比為0.1:100^5:100.
一種摻鋁氧化鋅導電粉體的制備方法，包括如下步驟:
按照鋁與鋅的摩爾比為0.1:10(Γ5:100，將水溶性鋁鹽加入到濃度為0.5mol/L"3mol/L的鋅鹽的水溶液中，得到第一混合溶液；在溫度為0°C 10°C及不斷攪拌的條件下，將濃度為0.5mol/L^5mol/L的強堿的水溶液和濃度為0.08mol/L^lmol/L的表面活性劑的水溶液同時滴加到所述第一混合溶液中，得到第二混合溶液；其中，所述強堿與所述鋅鹽的摩爾比為3:5 5:1，所述表面活性劑與所述鋅鹽的摩爾比為3:250 1:30 ;及在所述第二混合溶液中加入去離子水，經室溫下攪拌0.5小時小時后，置于700C 95°C中保溫反應3小時 10小時，得到反應液，經離心、清洗及干燥，得到摻鋁氧化鋅導電粉體；所述摻鋁氧化鋅導電粉體的掃描電鏡觀察的微觀形貌為由摻鋁氧化鋅納米棒組成的刺球花狀結構，且所述摻鋁氧化鋅導電粉體的顆粒直徑為I微米 10微米。在其中一個實施例中，所述鋅鹽為硝酸鋅、氯化鋅或硫酸鋅。在其中一個實施例中，所述水溶性鋁鹽為九水合硝酸鋁或硫酸鋁。在其中一個實施例中，所述強堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。在其中一個實施例中，所述表面活性劑為硬脂酸鈉、十二烷基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉。在其中一個實施例中，在所述第二混合溶液中加入所述去離子水時，加入的所述去離子水的體積與所述第二混合溶液的體積之和為80毫升 120毫升。在其中一個實施例中，所述清洗的步驟為:依次使用去離子水及無水乙醇進行清洗。在其中一個實施例中，所述干燥的條件為:80°C 100°C干燥12小時 24小時。上述摻鋁氧化鋅導 電粉體的掃描電鏡的微觀形貌為由摻鋁氧化鋅納米棒組成的刺球花狀結構，形貌較為復雜。由于納米棒組成的刺球花狀結構的摻鋁氧化鋅同時具有高比表面和抗團聚能力，在催化中有廣闊的應用前景；并且由于上述摻鋁氧化鋅導電粉體在三維空間上均有納米棒，增加底部與上部的聯通，類似的四足體結構有利于提高雜合太陽能電池的光電轉換效率；同時，通過摻雜鋁提高了氧化鋅的導電能力，在透明導電膜以及紅外反射膜中也有很好的應用前景，同時由于其具有較好的抗團聚能力，成膜穩定性性較普通的摻鋁氧化鋅要好。


圖1為一實施方式的摻鋁氧化鋅導電粉體的制備方法流程圖；圖2為實施例2制備的摻鋁氧化鋅導電粉體的掃描電鏡圖(SEM)；圖3為實施例4制備的摻鋁氧化鋅導電粉體的掃描電鏡圖(SHM)；圖4為實施例5制備的摻鋁氧化鋅導電粉體的掃描電鏡圖(SEM)；圖5為實施例2、實施例4和實施例5摻鋁氧化鋅導電粉體與對比例制備的沒有摻雜鋁的氧化鋅的X射線衍射分析圖(XRD);圖6為實施例f實施例6制備的摻鋁氧化鋅導電粉體與對比例制備的沒有摻雜鋁的氧化鋅的紫外-可見光光譜圖；圖7為實施例f實施例6制備的摻鋁氧化鋅導電粉體與對比例制備的沒有摻雜鋁的氧化鋅的體積電阻率數據圖。
具體實施例方式下面主要結合附圖及具體實施例對摻鋁氧化鋅導電粉體及其制備方法的作進一步詳細的說明。一實施方式的摻鋁氧化鋅導電粉體，掃描電鏡觀察的微觀形貌為由摻鋁氧化鋅納米棒組成的刺球花狀結構，且摻鋁氧化鋅導電粉體的顆粒直徑為I微米 10微米，摻鋁氧化鋅導電粉體中鋁與鋅的摩爾比為0.1: 100^5:1OOo上述摻鋁氧化鋅導電粉體的掃描電鏡的微觀形貌為由摻鋁氧化鋅納米棒組成的刺球花狀結構，形貌較為復雜。由于納米棒組成的刺球花狀結構的摻鋁氧化鋅同時具有高比表面和抗團聚能力，在催化中有廣闊的應用前景；并且由于上述摻鋁氧化鋅導電粉體在三維空間上均有納米棒，增加底部與上部的聯通，類似的四足體結構有利于提高雜合太陽能電池的光電轉換效率；同時，通過摻雜鋁提高了氧化鋅的導電能力，在透明導電膜以及紅外反射膜中也有很好的應用前景，同時由于其具有較好的抗團聚能力，成膜穩定性性較普通的摻鋁氧化鋅要好。如圖1所示，一實施方式的摻鋁氧化鋅導電粉體的制備方法，包括如下步驟:步驟SllO:按照鋁與鋅的摩爾比為0.1:10(Γ5:100，將水溶性鋁鹽加入到濃度為
0.5mol/L^3mol/L的鋅鹽的水溶液中，得到第一混合溶液。濃度為0.5mol/L^3mol/L的鋅鹽的水溶液有利于產物的成核生長，若濃度過大會導致產物的生長速度過快，不利于產物形貌的控制。鋅鹽可以為本領域常用的鋅鹽，優選為硝酸鋅、氯化鋅或硫酸鋅。水溶性鋁鹽 可以為本領域常用的水溶性鋁鹽，優選為九水合硝酸鋁或硫酸鋁。步驟S120:在溫度為(TC 10°C及不斷攪拌的條件下，將濃度為0.5mol/L^5mol/L的強堿的水溶液和濃度為0.08mol/L^lmol/L的表面活性劑的水溶液同時滴加到第一混合溶液中，得到第二混合溶液；其中，強堿與鋅鹽的摩爾比為3:5 5:1，表面活性劑與鋅鹽的摩爾比為3:250 1:30。由于強堿的水溶液與第一混合溶液混合會釋放熱，而較低的溫度有利于反應產物成核,通過滴加的方式有利于產物成核。通過將表面活性劑滴加到第一混合溶液中,有利于產物的生長，避免了開始直接將表面活性劑加入到第一混合溶液中，而包覆在產物的成核點上，不利于產物的后續生長。強堿可以為本領域常用的強堿，優選為氫氧化鈉或氫氧化鉀。濃度為0.5mol/L"5mol/L的強堿的水溶液有利于摻鋁氧化鋅的形成,摻鋁氧化鋅是一個近似溶解-結晶的過程，且由于摻鋁氧化鋅是兩性氧化物，強堿的水溶液的濃度過高不利于摻鋁氧化鋅的形成，但是濃度過小，會直接形成鋅和鋁的氫氧化物沉淀，而不能形成一種亞穩狀態鋅/鋁氫氧化物，不利于摻鋁氧化鋅的形成。表面活性劑可以為本領域常用的表面活性劑，例如陰離子表面活性劑，優選為硬脂酸鈉、十二烷基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉。這些都是具有長鏈烷基的陰離子表面活性齊U，一方面反映體系是堿性的，陰離子表面活性劑有利，另一方面，長鏈烷基是可以形成較好的包覆，也能形成反應的小液滴。濃度為0.08mol/L^lmol/L的表面活性劑的水溶液即能夠保證表面活性劑能在產物表面形成包覆層，控制產物的形貌生長，又避免有過多的表面活性劑影響生長。步驟S130:在第二混合溶液中加入去離子水，經室溫下攪拌0.5小時小時后，置于70°C 95°C中保溫反應3小時 10小時，得到反應液，經離心、清洗及干燥，得到摻鋁氧化鋅導電粉體；摻鋁氧化鋅導電粉體的掃描電鏡觀察的微觀形貌為由摻鋁氧化鋅納米棒組成的刺球花狀結構，且摻鋁氧化鋅導電粉體的顆粒直徑為I微米 10微米。通過在第二混合溶液中加入去離子能夠進一步降低反應的濃度，使其成核速率更低，通過攪拌0.5小時I小時使得體系混合更均勻，同時給予表面活性劑足夠的時間去吸附在產物表面。在具體的實施例中，在步驟S130中，保溫反應時，加入了去離子水的第二混合溶液裝載容器是保溫器。通過在70°C 95°C中保溫反應3小時 10小時，使得剩余的鋅和鋁在成核點上析出鋅和鋁的堿性氧化物，然后該堿性氧化物脫水形成產物摻鋁氧化鋅。優選的，在第二混合溶液中加入去離子水時，加入的去離子水的體積與第二混合溶液的體積之和為80毫升 120毫升，該體積總量的去離子水和第二混合溶液有利于反應的控制。優選的，清洗的步驟為:依次使用去離子水及無水乙醇進行清洗。在具體的實施例中，先使用去離子水清洗多次，然后再使用無水乙醇清洗多次，從而去除產物中的雜質離子和表面活性劑，雜質離子例如，鈉離子、鉀離子等。優選的，干燥條件為:80°C 100°C干燥12小時 24小時。上述摻鋁氧化鋅導電粉體的制備方法，通過按照上述步驟并在溫度為70°C 95°C中保溫反應3小時 10小時制備摻鋁`氧化鋅導電粉體，在制備過程中不需要調節pH值，且使用的溶劑為去離子水，避免了使用有機溶劑，且反應溫度只要70°C 95°C，無需高溫燒結就能夠得到形貌較為復雜的、具有由摻鋁氧化鋅納米棒組成的刺球花狀結構的摻鋁氧化鋅導電粉體，能耗較低，制備過程簡單；且使用的原材料來源豐富，成本較為低廉，特別適合大規模工業化生產。以下為具體實施例部分:實施例1本實施例的摻鋁氧化鋅導電粉體的制備步驟如下:(I)按照鋁與鋅的摩爾比為0.4:100，將0.03752g九水合硝酸鋁加入到濃度為lmol/L的硝酸鋅的水溶液中，配制25毫升的第一混合溶液。(2)在溫度為0°C及不斷攪拌的條件下，將35毫升的濃度為3mol/L的氫氧化鈉的水溶液和3毫升的濃度為0.lmol/L的十二烷基苯磺酸鈉的水溶液同時滴加到第一混合溶液中，得到第二混合溶液。(3)在第二混合溶液中加入37毫升的去離子水，經室溫下溫和攪拌1.5小時后，裝入保溫器置于75°C保溫反應8小時，得到反應液，將反應液離心，先使用去離子水清洗多次，然后再使用無水乙醇清洗多次，去除雜質離子和表面活性劑，最后于烘箱中80°C干燥12小時，得到掃描電鏡觀察的微觀形貌為由摻鋁氧化鋅納米棒組成的刺球花狀結構的摻鋁氧化鋅導電粉體。實施例2
本實施例的摻鋁氧化鋅導電粉體的制備步驟如下:(I)按照鋁與鋅的摩爾比為1:100，將0.0938g九水合硝酸鋁加入到濃度為Imol/L的硝酸鋅的水溶液中，配制25毫升的第一混合溶液。(2)在溫度為0°C及不斷攪拌的條件下，將35毫升的濃度為3mol/L的氫氧化鈉的水溶液和3毫升的濃度為0.lmol/L的十二烷基苯磺酸鈉的水溶液同時滴加到第一混合溶液中，得到第二混合溶液。(3)在第二混合溶液中加入37毫升的去離子水，經室溫下溫和攪拌1.5小時后，裝入保溫器置于75°C保溫反應8小時，得到反應液，將反應液離心，先使用去離子水清洗多次，然后再使用無水乙醇清洗多次，去除雜質離子和表面活性劑，最后于烘箱中80°C干燥12小時，得到掃描電鏡觀察的微觀形貌為由摻鋁氧化鋅納米棒組成的刺球花狀結構的摻鋁氧化鋅導電粉體。將本實施例制備的摻鋁氧化鋅導電粉體分別分散在乙醇中，濃度為10mg/ml，滴在硅片上，得到本實施例制備的摻鋁氧化鋅導電粉體的掃描電鏡圖(SEM)，見圖2，從圖2中可以看出，摻鋁氧化鋅為納米結構的棒狀組成的刺球花狀的二級結構，納米棒直徑約100納米，刺球花狀結構的直徑約3微米。實施例3本實施例的摻鋁氧化鋅導電粉體的制備步驟如下:(I)按照鋁與鋅的摩爾比為1.5:100，將0.1407g九水合硝酸鋁加入到濃度為lmol/L的硝酸鋅的水溶液中，配制25毫升的第一混合溶液。(2)在溫度為0°C及不斷攪拌的條件下，將35毫升的濃度為3mol/L的氫氧化鈉的水溶液和3毫升的濃度為0.l mol/L的十二烷基苯磺酸鈉的水溶液同時滴加到第一混合溶液中，得到第二混合溶液。(3)在第二混合溶液中加入37毫升的去離子水，經室溫下溫和攪拌1.5小時后，裝入保溫器置于75°C保溫反應8小時，得到反應液，將反應液離心，先使用去離子水清洗多次，然后再使用無水乙醇清洗多次，去除雜質離子和表面活性劑，最后于烘箱中80°C干燥12小時，得到掃描電鏡觀察的微觀形貌為由摻鋁氧化鋅納米棒組成的刺球花狀結構的摻鋁氧化鋅導電粉體。實施例4本實施例的摻鋁氧化鋅導電粉體的制備步驟如下:(I)按照鋁與鋅的摩爾比為2:100，將0.1876g九水合硝酸鋁加入到濃度為Imol/L的硝酸鋅的水溶液中，配制25毫升的第一混合溶液。(2)在溫度為0°C及不斷攪拌的條件下，將35毫升的濃度為3mol/L的氫氧化鈉的水溶液和3毫升的濃度為0.lmol/L的十二烷基苯磺酸鈉的水溶液同時滴加到第一混合溶液中，得到第二混合溶液。(3)在第二混合溶液中加入37毫升的去離子水，經室溫下溫和攪拌1.5小時后，裝入保溫器置于75°C保溫反應8小時，得到反應液，將反應液離心，先使用去離子水清洗多次，然后再使用無水乙醇清洗多次，去除雜質離子和表面活性劑，最后于烘箱中80°C干燥12小時，得到掃描電鏡觀察的微觀形貌為由摻鋁氧化鋅納米棒組成的刺球花狀結構的摻鋁氧化鋅導電粉體。
將本實施例制備的摻鋁氧化鋅導電粉體分別分散在乙醇中，濃度為10mg/ml，滴在硅片上，得到本實施例制備的摻鋁氧化鋅導電粉體的掃描電鏡圖(SEM)，見圖3，從圖3可以看出，摻鋁氧化鋅為納米結構的棒狀組成的刺球花狀的二級結構，納米棒直徑約50納米，刺球花狀結構的直徑約I微米。
實施例5本實施例的摻鋁氧化鋅導電粉體的制備步驟如下:(I)按照鋁與鋅的摩爾比為3:100，將0.2813g九水合硝酸鋁加入到濃度為Imol/L的硝酸鋅的水溶液中，配制25毫升的第一混合溶液。(2)在溫度為0°C及不斷攪拌的條件下，將35毫升的濃度為3mol/L的氫氧化鈉的水溶液和3毫升的濃度為0.lmol/L的十二烷基苯磺酸鈉的水溶液同時滴加到第一混合溶液中，得到第二混合溶液。(3)在第二混合溶液中加入37毫升的去離子水，經室溫下溫和攪拌1.5小時后，裝入保溫器置于75°C保溫反應8小時，得到反應液，將反應液離心，先使用去離子水清洗多次，然后再使用無水乙醇清洗多次，去除雜質離子和表面活性劑，最后于烘箱中80°C干燥12小時，得到掃描電鏡觀察的微觀形貌為由摻鋁氧化鋅納米棒組成的刺球花狀結構的摻鋁氧化鋅導電粉體。將本實施例制備的摻鋁氧化鋅導電粉體分別分散在乙醇中，濃度為10mg/ml，滴在硅片上，得到本實施例制備的摻鋁氧化鋅導電粉體的掃描電鏡圖(SEM)，見圖4，從圖4中可以看出，摻鋁氧化鋅為納米結構的棒狀組成的刺球花狀的二級結構，納米棒直徑約150納米，刺球花狀結構直徑約10微米。實施例6本實施例的摻鋁氧化鋅導電粉體的制備步驟如下:(I)按照鋁與鋅的摩爾比為4:100，將0.3752g九水合硝酸鋁加入到濃度為Imol/L的硝酸鋅的水溶液中，配制25毫升的第一混合溶液。(2)在溫度為0°C及不斷攪拌的條件下，將35毫升的濃度為3mol/L的氫氧化鈉的水溶液和3毫升的濃度為0.lmol/L的十二烷基苯磺酸鈉的水溶液同時滴加到第一混合溶液中，得到第二混合溶液。(3)在第二混合溶液中加入37毫升的去離子水，經室溫下溫和攪拌1.5小時后，裝入保溫器置于75°C保溫反應8小時，得到反應液，將反應液離心，先使用去離子水清洗多次，然后再使用無水乙醇清洗多次，去除雜質離子和表面活性劑，最后于烘箱中80°C干燥12小時，得到掃描電鏡觀察的微觀形貌為由摻鋁氧化鋅納米棒組成的刺球花狀結構的摻鋁氧化鋅導電粉體。實施例7本實施例的摻鋁氧化鋅導電粉體的制備步驟如下:(I)按照鋁與鋅的摩爾比為1:100，將0.0856g硫酸鋁加入到濃度為lmol/L的氯化鋅的水溶液中，配制25毫升的第一混合溶液。(2)在溫度為0°C及不斷攪拌的條件下，將30毫升的濃度為2mol/L的氫氧化鉀的水溶液和5毫升的濃度為0.08mol/L的十二烷基硫酸鈉的水溶液同時滴加到第一混合溶液中，得到第二混合溶液。
(3)在第二混合溶液中加入40毫升的去離子水，經室溫下溫和攪拌I小時后，裝入保溫器置于75°C保溫反應10小時，得到反應液，將反應液離心，先使用去離子水清洗多次，然后再使用無水乙醇清洗多次，去除雜質離子和表面活性劑，最后于烘箱中80°C干燥24小時，得到掃描電鏡觀察的微觀形貌為由摻鋁氧化鋅納米棒組成的刺球花狀結構的摻鋁氧化鋅導電粉體。實施例8本實施例的摻鋁氧化鋅導電粉體的制備步驟如下:(I)按照鋁與鋅的摩爾比為1:100，將0.0428g硫酸鋁加入到濃度為0.5mol/L的氯化鋅的水溶液中，配制25毫升的第一混合溶液。(2)在溫度為0°C及不斷攪拌的條件下，將30毫升的濃度為2mol/L的氫氧化鉀的水溶液和5毫升的濃度為0.08mol/L的硬脂酸鈉的水溶液同時滴加到第一混合溶液中，得到第二混合溶液。(3)在第二混合溶液中加入40毫升的去離子水，經室溫下溫和攪拌I小時后，裝入保溫器置于80°C保溫反應7小時，得到反應液，將反應液離心，先使用去離子水清洗多次，然后再使用無水乙醇清洗多次，去除雜質離子和表面活性劑，最后于烘箱中100°C干燥12小時，得到掃描電鏡觀察的微觀形貌為由摻鋁氧化鋅納米棒組成的刺球花狀結構的摻鋁氧化鋅導電粉體。實施例9本實施例的摻鋁氧化鋅導電粉體 的制備步驟如下:(I)按照鋁與鋅的摩爾比為5:100，將0.4280g硫酸鋁加入到濃度為lmol/L的硝酸鋅的水溶液中，配制25毫升的第一混合溶液。(2)在溫度為0°C及不斷攪拌的條件下，將30毫升的濃度為2mol/L的氫氧化鉀的水溶液和5毫升的濃度為0.08mol/L的十二烷基苯磺酸鈉的水溶液同時滴加到第一混合溶液中，得到第二混合溶液。(3)在第二混合溶液中加入40毫升的去離子水，經室溫下溫和攪拌0.5小時后，裝入保溫器置于80°C保溫反應7小時，得到反應液，將反應液離心，先使用去離子水清洗多次，然后再使用無水乙醇清洗多次，去除雜質離子和表面活性劑，最后于烘箱中80°C干燥12小時，得到掃描電鏡觀察的微觀形貌為由摻鋁氧化鋅納米棒組成的刺球花狀結構的摻鋁氧化鋅導電粉體。實施例10本實施例的摻鋁氧化鋅導電粉體的制備步驟如下:(I)按照鋁與鋅的摩爾比為0.1:100，將0.0086g硫酸鋁加入到濃度為lmol/L的硝酸鋅的水溶液中，配制25毫升的第一混合溶液。(2)在溫度為0°C及不斷攪拌的條件下，將30毫升的濃度為2mol/L的氫氧化鉀的水溶液和5毫升的濃度為0.08mol/L的十二烷基苯磺酸鈉的水溶液同時滴加到第一混合溶液中，得到第二混合溶液。(3)在第二混合溶液中加入40毫升的去離子水，經室溫下溫和攪拌0.5小時后，裝入保溫器置于80°C保溫反應3小時，得到反應液，將反應液離心，先使用去離子水清洗多次，然后再使用無水乙醇清洗多次，去除雜質離子和表面活性劑，最后于烘箱中80°C干燥12小時，得到掃描電鏡觀察的微觀形貌為由摻鋁氧化鋅納米棒組成的刺球花狀結構的摻鋁氧化鋅導電粉體。實施例11本實施例的摻鋁氧化鋅導電粉體的制備步驟如下:(I)按照鋁與鋅的摩爾比為1:100，將0.0938g九水合硝酸鋁加入到濃度為Imol/L的硫酸鋅的水溶液中，配制25毫升的第一混合溶液。(2)在溫度為0°C及不斷攪拌的條件下，將30毫升的濃度為2mol/L的氫氧化鉀的水溶液和4毫升的濃度為0.2mol/L的十二烷基苯磺酸鈉的水溶液同時滴加到第一混合溶液中，得到第二混合溶液。(3)在第二混合溶液中加入41毫升的去離子水，經室溫下溫和攪拌3小時后，裝入保溫器置于95°C保溫反應8小時，得到反應液，將反應液離心，先使用去離子水清洗多次，然后再使用無水乙醇清洗多次，去除雜質離子和表面活性劑，最后于烘箱中80°C干燥12小時，得到掃描電鏡觀察的微觀形貌為由摻鋁氧化鋅納米棒組成的刺球花狀結構的摻鋁氧化鋅導電粉體。實施例12本實施例的摻鋁氧化鋅導電粉體的制備步驟如下:(I)按照鋁與鋅的摩爾比為1:100，將0.0938g九水合硝酸鋁加入到濃度為Imol/L的氯化鋅的水溶液中，配制25毫升的第一混合溶液。(2)在溫度為10°C及不斷攪拌的條件下，將30毫升的濃度為0.5mol/L的氫氧化鉀的水溶液和4毫升的濃度為0.2mol/L的十二烷基苯磺酸鈉的水溶液同時滴加到第一混合溶液中，得到第二混合溶液。(3)在第二混合溶液中加入21毫升的去離子水，經室溫下溫和攪拌3小時后，裝入保溫器置于95°C保溫反應8小時，得到反應液，將反應液離心，先使用去離子水清洗多次，然后再使用無水乙醇清洗多次，去除雜質 離子和表面活性劑，最后于烘箱中80°C干燥12小時，得到摻鋁氧化鋅導電粉體。實施例13本實施例的摻鋁氧化鋅導電粉體的制備步驟如下:(I)按照鋁與鋅的摩爾比為1:100，將0.1125g九水合硝酸鋁加入到濃度為3mol/L的硫酸鋅的水溶液中，配制10毫升的第一混合溶液。(2)在溫度為0°C及不斷攪拌的條件下，將30毫升的濃度為5mol/L的氫氧化鉀的水溶液和I毫升的濃度為lmol/L的十二烷基苯磺酸鈉的水溶液同時滴加到第一混合溶液中，得到第二混合溶液。(3)在第二混合溶液中加入79毫升的去離子水，經室溫下溫和攪拌2小時后，裝入保溫器置于85°C保溫反應5小時，得到反應液，將反應液離心，先使用去離子水清洗多次，然后再使用無水乙醇清洗多次，去除雜質離子和表面活性劑，最后于烘箱中100°C干燥12小時，得到摻鋁氧化鋅導電粉體。對比例沒有摻雜鋁的氧化鋅制備步驟如下:(I)配制濃度為lmol/L的硝酸鋅的水溶液25毫升的，是為第一混合溶液。
(2)在溫度為0°C及不斷攪拌的條件下，將35毫升的濃度為3mol/L的氫氧化鈉的水溶液和3毫升的濃度為0.lmol/L的十二烷基苯磺酸鈉的水溶液同時滴加到第一混合溶液中，得到第二混合溶液。(3)在第二混合溶液中加入37毫升的去離子水，經室溫下溫和攪拌1.5小時后，裝入保溫器置于75°C保溫反應8小時，得到反應液，將反應液離心，先使用去離子水清洗多次，然后再使用無水乙醇清洗多次，去除雜質離子和表面活性劑，最后于烘箱中80°C干燥12小時，得到氧化鋒粉體。圖5表示的是實施例2、實施例4及實施例5制備的摻鋁氧化鋅與對比例的沒有摻雜鋁的氧化鋅的X射線衍射分析圖(XRD)。從圖5中可以看出，三個實施例制備的摻鋁氧化鋅均為六方纖鋅礦結構，對比例物相結構一致，并不存在氧化鋁等其他雜相，并且通過002峰位置隨著摻雜濃度升高存在向高角度位移，說明Al成功摻入ZnO晶格中。圖6表示的是實施例f實施例6制備的摻鋁氧化鋅與對比例的沒有摻雜鋁的氧化鋅的紫外-可見光光譜圖，從圖6中可以看出，實施例f實施例6制備的摻鋁氧化鋅具有典型的氧化鋅紫外吸收，吸收峰位置在380nm處，以對比例為基準，隨著摻雜量的增加，吸收峰位置先紅移再藍移，與文獻報道關于氧化鋅摻雜帶隙變化規律一致，佐證了 Al成功摻入ZnO晶格當中。圖7表示的是實施例f實施例6制備的摻鋁氧化鋅與對比例的沒有摻雜鋁的氧化鋅的體積電阻率數據圖。通過分別取適量的實施例f實施例6制備的摻鋁氧化鋅及沒有摻雜鋁的氧化鋅置于一紐扣電池外殼，分別通過紅外壓片機進行壓片，通過采用四探針法測試其表面電阻率，通過表面電阻率算的體積電阻率。從圖7得知，實施例f實施例6制備的摻鋁氧化鋅的體積電阻率分別為1.1X IO6 Ω.οιι、1.8Χ104Ω.οιι、3.6Χ105Ω.cm、6.8Χ105Ω * cmU.3Χ106Ω.cm和1.7Χ106Ω.cm，對比例沒有摻雜鋁的氧化鋅的體積電阻率為3.6Χ106Ω._，其中，鋁與鋅的摩爾比為1: 100的摻鋁氧化鋅導電粉體的體積電阻率降低了 2個數量級，說明了對于此方法而言，實施例2制備的1%的Al摻雜量的摻鋁氧化鋅導電粉體具有最低的體積電阻率，為最優摻雜比。以上所述實 施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種摻鋁氧化鋅導電粉體，其特征在于，所述摻鋁氧化鋅導電粉體的掃描電鏡觀察的微觀形貌為由摻鋁氧化鋅納米棒組成的刺球花狀結構，且所述摻鋁氧化鋅導電粉體的顆粒直徑為I微米 10微米，所述摻鋁氧化鋅導電粉體中鋁與鋅的摩爾比為0.1:10(Γ5:100。
2.一種摻鋁氧化鋅導電粉體的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 按照鋁與鋅的摩爾比為0.1:10(Γ5:100，將水溶性鋁鹽加入到濃度為0.5mol/L^3mol/L的鋅鹽的水溶液中，得到第一混合溶液； 在溫度為0°C 10°C及不斷攪拌的條件下，將濃度為0.5mol/L^5mol/L的強堿的水溶液和濃度為0.08mol/L^lmol/L的表面活性劑的水溶液同時滴加到所述第一混合溶液中，得到第二混合溶液；其中，所述強堿與所述鋅鹽的摩爾比為3:5 5:1，所述表面活性劑與所述鋅鹽的摩爾比為3:250^1:30 ;及 在所述第二混合溶液中加入去離子水，經室溫下攪拌0.5小時I小時后，置于700C 95°C中保溫反應3小時 10小時，得到反應液，經離心、清洗及干燥，得到摻鋁氧化鋅導電粉體；所述摻鋁氧化鋅導電粉體的掃描電鏡觀察的微觀形貌為由摻鋁氧化鋅納米棒組成的刺球花狀結構，且所述摻鋁氧化鋅導電粉體的顆粒直徑為I微米 10微米。
3.根據權利要求2所述的摻鋁氧化鋅導電粉體的制備方法，其特征在于，所述鋅鹽為硝酸鋅、氯化鋅或硫酸鋅。
4.根據權利要求2所述的摻鋁氧化鋅導電粉體的制備方法，其特征在于，所述水溶性招鹽為九水合硝Ife招或硫Ife招。
5.根據權利要求2所述的摻鋁氧化鋅導電粉體的制備方法，其特征在于，所述強堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
6.根據權利要求2 所述的摻鋁氧化鋅導電粉體的制備方法，其特征在于，所述表面活性劑為硬脂酸鈉、十二烷基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉。
7.根據權利要求2所述的摻鋁氧化鋅導電粉體的制備方法，其特征在于，在所述第二混合溶液中加入所述去離子水時，加入的所述去離子水的體積與所述第二混合溶液的體積之和為80暈升 120暈升。
8.根據權利要求2所述的摻鋁氧化鋅導電粉體的制備方法，其特征在于，所述清洗的步驟為:依次使用去離子水及無水乙醇進行清洗。
9.根據權利要求2所述的摻鋁氧化鋅導電粉體的制備方法，其特征在于，所述干燥的條件為:80°C 100°C干燥12小時 24小時。
全文摘要
一種摻鋁氧化鋅導電粉體，其掃描電鏡觀察的微觀形貌為由摻鋁氧化鋅納米棒組成的刺球花狀結構，且摻鋁氧化鋅導電粉體的顆粒直徑為1微米~10微米，摻鋁氧化鋅導電粉體中鋁與鋅的摩爾比為0.1:100~5:100。上述摻鋁氧化鋅導電粉體的形貌較為復雜。此外，還涉及一種摻鋁氧化鋅導電粉體制備方法。
文檔編號B82Y30/00GK103159252SQ201310066730
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月1日 優先權日2013年3月1日
發明者孫蓉, 陳銳強, 朱朋莉, 趙濤 申請人:中國科學院深圳先進技術研究院