本發明專利技術涉及一種二氧化錫/二氧化鈦固溶體納米溶膠復合材料的合成方法，及基于此溶膠在不同基底表面制備得到透明導電薄膜的成膜技術。所述合成方法包括：1)錫鈦氫氧化物沉淀；2)過氧化氫分散沉淀；和3)制備最終產品共三個步驟，步驟少，工藝簡單，制得的錫鈦氧化物固溶體納米溶膠為水基溶膠，克服已有技術的缺點，避免環境污染，實現常壓、低溫、水基溶膠的合成及容易成膜。
【技術實現步驟摘要】
本項目涉及一種二氧化錫/ 二氧化鈦固溶體納米溶膠復合材料的合成方法及其相應透明導電薄膜的制備方法，屬于無機非金屬材料領域。
技術介紹
SnO2可以應用于氣敏傳感器、電阻器、透明加熱元件、催化劑及太陽能電池等領域，在科學研究及工業應用上早已引起了相當廣泛的關注。但是，SnO2半導體的禁帶寬度比較寬，為3. 6eV,屬于典型絕緣體，只有對其進行摻雜，才能得到各種功能性的產品。如，通過對SnO2薄層的摻雜將其電阻大大降低，因而得到良好的導電膜。SnO2-TiO2是目前研究較廣泛一類氧化物摻雜SnO2復合材料,在光催化、導電粉體等領域有廣泛的應用。錫鈦氧化物固溶體納米溶膠作為SnO2-TiO2復合物的均勻穩定分散體系，具有廣泛的應用前景，可以用于納米薄膜涂層或高級導電涂料添加劑及氣敏材料。因此，其制備方法的研究具有重要的研究意義。目前的制備方法(如固相燒結、水熱法等)具有一定的局限，如，專利號為02109076. 9的專利報道了以四氯化鈦及四氯化錫為原材料，通過水解及堿中和獲得沉淀，將過濾得到的沉淀在高溫高壓反應釜里處理納米復合粒子的方法，但它們的反應溫度一般較高，對設備要求高，能耗也較大；同時，得到的產品也存在分散性差，易團聚的問題，如專利號為200510031659的專利報道了可以制備任意比例混溶的SnO2-TiO2復合物，但其得到的為粉體。雖然也有一些低溫制備納米溶膠的報道，如專利號為200710067939. X的專利報道了錫鈦溶膠的原位合成方法，但在這些方法中均大量使用了有機溶劑及有機試劑，不僅提高了產品的生產成本、對環境有一定危害，這些因素均制約著納米材料的規模化生產和工業化應用。因此，尋求低溫水基制備錫鈦氧化物納米材料的新方法具有重要的實際應用價值。
技術實現思路
本專利技術的目的是提出一種低溫水基制備錫鈦氧化物固溶體納米溶膠的合成方法，同時基于所合成納米溶膠，發展出在不同基底表面制備得到透明導電薄膜，克服已有技術的缺點，避免環境污染，實現常壓、低溫、水基的合成納米導電溶膠及得到透明導電薄膜。本專利技術的低溫制備水基錫鈦氧化物固溶體納米導電溶膠的合成方法及使用該導電溶膠制備的透明導電薄膜，其中所述低溫制備水基錫鈦氧化物固溶體納米導電溶膠的合成方法包括以下步驟I)錫鈦氫氧化物沉淀將鈦鹽、錫鹽溶解于水中，得到鈦、錫鹽復合水溶液，水溶液中的錫鹽與鈦鹽的摩爾比優選為O. 01 O. 1，更優選為O. 025 O. 075，再優選為O. 03 O. 06，最優選為O. 052，然后向復合鹽的水溶液中滴加無機堿溶液至pH值約為5 11,得到錫鈦氫氧化物沉淀；或用水稀釋復合鹽的水溶液，優選將復合鹽的水溶液稀釋到原體積的10 100倍，優選為20 75倍，更優選為25 65倍，最優選為47. 3倍，得到復合錫鈦氫氧化物沉淀；或加熱復合鹽的水溶液，優選加熱溫度為50 100°C，優選為60 85°C，得到錫鈦氫氧化物沉淀；2)過氧化氫分散沉淀用過氧化氫溶液分散步驟I)得到的錫鈦氫氧化物沉淀，其中H2O2 Sn的分子摩爾比為I 25，優選為4 20，更優選為7 15倍，最優選為11.6 ;3)制備最終產品在溫度為50 120°C，優選為65 95°C，更優選為84. 5°C下加熱步驟3)的溶液2 24小時，得到黃橙色透明或半透明錫鈦氧化物固溶體納米溶膠。其中所述的溶于水形成含錫水溶液的錫鹽并無特殊限制，但優選自氯化亞錫、氯化錫中的一種或多種。其中所述的溶于水形成含鈦水溶液的鈦鹽并無特殊限制，但優選自四氯優鈦、硫酸鈦或硫酸氧鈦中的一種或多種；或者是直接用硫酸溶解鈦酸類化合物所得的水溶液。所述的無機堿選自碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀或氨水等。步驟I)中水溶液中的錫鹽與鈦鹽的摩爾比優選為O. 01 O. I，如果所述摩爾比低于O. 01，則最終的導電溶膠中納米顆粒團聚嚴重，如果所述摩爾比高于O. I，則最終的導電溶膠的導電性能不佳，甚至嚴重到無法應用。所述摩爾比最優選為O. 052，在該摩爾比時，導電溶膠中納米顆粒的粒度最均勻，并且分散度最佳。步驟2)中H2O2 Sn的分子摩爾比優選為I 25，如果所述分子摩爾比小于1，則導電溶膠中SnO2顆粒和TiO2顆粒分離嚴重，不能均勻復合在一起，導致最終導電溶膠的導電性能不夠均一，產品質量不穩定；而如果所述分子摩爾比大于25，則有可能導致導電溶膠中顆粒粒度過大，影響導電膜的表面平滑度。所述分子摩爾比最優選為11. 6，在該分子摩爾比時，導電溶膠的納米顆粒中SnO2和TiO2復合均勻，最終導電薄膜的導電均勻性最佳。不同基底表面透明導電薄膜的制備利用上述方法得到的錫鈦氧化物固溶體納米導電溶膠與添加劑混合形成涂布混合物，通過常規的涂布方法，能夠在不同性質基底上得到硬度較高的透明導電膜。該透明導電膜的組分是由錫鈦氧化物固溶體納米導電溶膠與添加劑組成，根據要涂布的基底的性質不同，其中添加劑占錫鈦氧化物固溶體納米導電溶膠與添加劑總質量的O. 1%。 5%，優選為 O. 5%0 2%。其中所述涂布方法，可以為本領域一般常規使用的涂布方法，例如旋涂法、噴涂法、輥涂法等。對于在不同基底表面上制備導電薄膜的方法并無特殊限制，可以采用本領域一般常規使用的導電薄膜制備方法，但優選采用包括以下步驟的方法(I)對所涂基底進行預處理對基底先用氫氧化鈉溶液超聲洗滌進行除油處理，再用乙醇超聲洗滌進行除垢處理，再用潔凈劑超聲洗滌進行清潔處理；最后用純水對基底進行超聲洗滌；(2)采用常規的涂布方法在基底表面上涂布所述導電溶膠；(3)對涂布了所述導電溶膠的基底進行如烘干、清洗等后處理，得到最終的產品。其中針對不同的基底各種涂布用的配方如下在對無機材料基底表面進行涂布成膜時，在錫鈦氧化物固溶體納米導電溶膠中添加有少量的添加劑，添加量控制在添加劑加入量占錫鈦氧化物固溶體納米導電溶膠與添加劑總質量的O. 1%。 5%，添加劑是低分子量表面活性劑、有機硅試劑或它們的混合物；在對高分子基底(如聚氯乙稀板等)表面進行涂布成膜時，在錫鈦氧化物固溶體納米導電溶膠中添加有少量的添加劑，添加劑的加入量占錫鈦氧化物固溶體納米導電溶膠與添加劑總質量的O. 1%。 5 %，添加劑選自低分子量表面活性劑、高分子量表面活性劑、有機硅試劑中的一種或多種。所述作為添加劑的低分子量表面活性劑選自十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化胺、磺基甜菜堿或它們的混合物等。所述的聞分子量表面活性劑選自分子量為2000的聚乙烯醇、分子量為4000的聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氧乙烯、兩性聚丙烯酰胺、聚醚或它們的混合物等。所述的有機硅試劑選自硅烷偶聯劑、烷基硅氧烷、聚醚改性有機聚硅氧烷、長鏈烷基與聚醚共改性硅油以及杭州包爾得有機硅有限公司生產的BD-3033有機硅試劑、BD-S II有機硅試劑、BD-3032有機硅試劑、BD-3055有機硅試劑、BD-SIII有機硅試劑或它們的混合物等。本專利技術通過對錫鈦氫氧化物與過氧化氫的溶解及結晶機理的深入研究，實現了常壓、低溫液相合成錫鈦氧化物固溶體納米溶膠。本方法原料來源廣泛，價格低廉；處理設備簡單，反應溫和可控；操作方便，運作周期短，大大降低了成本和簡化了工藝。同時，所得到錫鈦氧化物固溶體本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種水基錫鈦氧化物固溶體納米導電溶膠的合成方法，包括以下步驟：1)錫鈦氫氧化物沉淀將鈦鹽、錫鹽溶解于水中，得到鈦、錫鹽復合水溶液，水溶液中的錫鹽與鈦鹽的摩爾比優選為0.01～0.1，更優選為0.025～0.075，再優選為0.03～0.06，最優選為0.052，然后向復合鹽的水溶液中滴加無機堿溶液至pH值約為5～11，得到錫鈦氫氧化物沉淀；或用水稀釋復合鹽的水溶液，優選將復合鹽的水溶液稀釋到原體積的10～100倍，優選為20～75倍，更優選為25～65倍，最優選為47.3倍，得到復合錫鈦氫氧化物沉淀；或加熱復合鹽的水溶液，優選加熱溫度為50～100℃，優選為60～85℃，得到錫鈦氫氧化物沉淀；2)過氧化氫分散沉淀用過氧化氫溶液分散步驟1)得到的錫鈦氫氧化物沉淀，其中H2O2∶Sn的分子摩爾比為1～25，優選為4～20，更優選為7～15倍，最優選為11.6；3)制備最終產品在溫度為50～120℃，優選為65～95℃，更優選為84.5℃下加熱步驟3)的溶液2～24小時，得到黃橙色透明或半透明錫鈦氧化物固溶體納米溶膠。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：程明明，張彩霞，黃曉靜，
申請(專利權)人：程明明，張彩霞，黃曉靜，
類型：發明
國別省市：
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