一种生产纳米氧化铟粉体的方法

摘要

本发明公开了一种生产纳米氧化铟粉体的方法，该方法是将高纯铟花与浓硝酸反应稀释后制得硝酸铟液体，然后将硝酸铟液体加入到氨水溶液中，在碱性条件下生成了氢氧化铟，当pH值达到8.5～9.0时停止滴加硝酸铟液体，将水浴温度升高，测定混合液的pH值，当pH值下降至7.5～8.0时，开始计时，保温，然后停止搅拌，静置陈化；去除反应物中的上清液，清洗，将洗好的浆料离心脱水、烘干，破碎过筛后，煅烧，冷却后过筛，制得分散性好、团聚轻的纳米氧化铟粉体；本发明方法制得的氧化铟粉体纯度≥99.995％；粒度分布D50≤1.5μm、D90≤5.0μm；比表面积为5～20m2/g，能用于制备高纯高密度ITO靶材。

权利要求

1.一种生产纳米氧化铟粉体的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1） 将高纯铟花在60～80℃下与浓硝酸反应制得硝酸铟反应液，硝酸铟反应液加水稀释得到浓度0.1～1.0mol/L的硝酸铟液体；

（2）将装有质量浓度5～15%的氨水的容器加热至35～45℃，在搅拌条件下，以2～3.5mL/min将步骤（1）浓度0.1～1.0mol/L的硝酸铟液体加入到容器中，添加过程中测量混合液的pH，当pH值达到8.5～9.0时停止滴加硝酸铟液体，将水浴温度升高到60～90℃后，测定混合液的pH值，当pH值下降至7.5～8.0时，开始计时，保温30～60min，然后停止搅拌，静置陈化4～10h；

（3）去除步骤（2）静置后反应物中的上清液，用陶瓷膜清洗机洗涤沉淀至清液电导率≤

5μs/cm，将洗好的浆料离心脱水、烘干，破碎过筛后在700～950℃下煅烧2～4小时，冷却后过筛，制得分散性好、团聚轻的纳米氧化铟粉体；

上述方法制得的氧化铟粉体纯度≥99.995%；粒度分布D50≤1.5μm、D90≤5.0μm；比表面积为5～20 m2/g。

2.根据权利要求1所述的生产纳米氧化铟粉体的方法，其特征在于：高纯铟花为4N5铟花。

3.根据权利要求1所述的生产纳米氧化铟粉体的方法，其特征在于：步骤（1）中浓硝酸的添加量为理论反应量的1.2～1.5倍。

4.根据权利要求1所述的生产纳米氧化铟粉体的方法，其特征在于：步骤（2）中搅拌转速为500～1000转/min。

5.根据权利要求2所述的生产纳米氧化铟粉体的方法，其特征在于：高纯铟花是将4N5的铟锭熔化后用水淬成铟花制得，铟花放入烧瓶中，加入纯水盖过铟花然后再加入浓硝酸。

说明书

一种生产纳米氧化铟粉体的方法

技术领域

[0001] 本发明属于高纯纳米氧化铟制备领域，具体涉及一种生产高纯纳米氧化铟粉体的方法。

背景技术

[0002] ITO靶材是氧化铟和氧化锡的混合物，是ITO薄膜制备的重要原料；ITO靶材主要用于ITO透明导电玻璃的制作，后者是制造平面液晶显示的主要材料，在电子工业、信息产业方面有着广阔而重要的应用。

[0003] ITO靶材中一般含有90％的氧化铟和10％的氧化锡，目前国外ITO靶材主流的工艺是分别制得三氧化二铟和二氧化锡，然后再按比例混合造粒、成型和烧结。

[0004] 制备ITO靶材用的氧化铟粉各项指标都有很高的要求，首先是纯度：要求≥99.995％，其次是粒度分布，就是粉体不能形成太大的团聚，一般要求：D50≤1.5μm；D90≤
5.0μm，这样烧出的ITO靶材不容易产生孔隙；其次是比表面积应为5～20m2/g。

[0005] 另外要求生产ITO靶材所用的三氧化二铟粉体大小能尽量均匀而且团聚小、纯度高。

发明内容

[0006] 有鉴于此，本发明目的在于提供一种能生产粒度分布均匀、团聚小、纯度高、能用于生产高质量ITO靶材的纳米氧化铟粉体的方法。

[0007] 本发明生产高纯纳米氧化铟粉的方法步骤如下：

[0008] (1)将高纯铟花在60～80℃下与浓硝酸反应制得硝酸铟反应液，硝酸铟反应液加水稀释得到浓度0.1～1.0mol/L的硝酸铟液体；

[0009] 所述高纯铟花为4N5铟花；高纯铟花是将4N5的铟锭熔化后用水淬成铟花制得，铟花放入烧瓶中，加入纯水盖过铟花然后再加入浓硝酸；

[0010] 所述浓硝酸为市售质量浓度68％的硝酸；

[0011] 所述浓硝酸的添加量为理论反应量的1.2～1.5倍；

[0012] (2)将装有质量浓度5～15％的氨水的容器加热至35～45℃，在搅拌条件下，以2～3.5mL/min将步骤(1)浓度0.1～1.0mol/L的硝酸铟液体加入到容器中，硝酸铟液体加入氨水中在碱性条件下瞬间生成了白色的氢氧化铟，添加过程中测量混合液的pH，当pH值达到
8.5～9.0时停止滴加硝酸铟液体，将水浴锅温度升高到60～90℃后，测定混合液的pH值，当pH值下降至7.5～8.0时，开始计时，保温30～60min，然后停止搅拌，静置陈化4～10h；

[0013] 所述搅拌转速为500～1000转/min；

[0014] 该过程中加热沉淀液使多余的氨水分解，产生的氨气能分散已生成的氢氧化铟；

[0015] (3)去除步骤(2)静置后反应物中的上清液，用陶瓷膜清洗机洗涤沉淀至清液电导率≤5μs/cm，将洗好的浆料离心脱水、烘干，破碎过筛后在700～950℃下煅烧2～4小时，冷却后过筛，制得分散性好、团聚轻的纳米氧化铟粉体。

[0016] 与现有技术相比，本发明的优点和技术效果：

[0017] 本发明方法简单易行，将硝酸铟溶液滴加到氨水溶液中，在碱性条件下生成氢氧化铟，传统生产工艺是把氨水加到硝酸铟溶液中，先生成的氢氧化铟粉体在酸性条件下会重新溶解，直到pH达到7后才会重新生成氢氧化铟会造成粉体集中生成造成粉体团聚比较严重，而本方法把硝酸铟加到氨水中，生成的氢氧化铟粉体不会复溶，也就是说所有氢氧化铟粉体都是在碱性条件下反应生成的，所以粉体的大小和形貌都会比较均匀，然后通过加热分解制备过程中多余的氨水，加热产生的氨气能分散已生成的氢氧化铟，解决了现有制备方法分散性差、易团聚的问题；实验结果表明，采用本发明方法制得的氧化铟粉：纯度≥99.995％；粒度分布D50≤1.5μm、D90≤5.0μm；比表面积为5～20m2/g，能用于制得高密度、高纯度的ITO靶材制品；本发明方法适于工业化生产和市场推广应用。

附图说明

[0018] 图1为实施例1纳米氧化铟粉体的粒度分布结果示意图；

[0019] 图2为实施例2纳米氧化铟粉体的粒度分布结果示意图；

[0020] 图3为实施例3纳米氧化铟粉体的粒度分布结果示意图。

具体实施方式

[0021] 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明的保护范围。

[0022] 实施例1：本生产纳米氧化铟粉体的方法如下：

[0023] (1)将4N5的铟锭熔化后用水淬成铟花，铟花放入烧瓶中，加入纯水盖过铟花，开启加热套加热烧瓶，待温度升至60℃时滴加入浓硝酸(质量浓度68％的分析纯硝酸)，滴加过程中测量反应温度，但温度高于80℃时停止加酸，低于60℃开始加酸，如此反复控制加酸速度直至浓硝酸加完(浓硝酸的添加量为理论反应量的1.2倍)，将温度控制在60～80℃，直到铟花完全溶解，制得硝酸铟反应液，硝酸铟反应液加水稀释得到浓度0.1mol/L的硝酸铟液体；

[0024] (2)将3000mL质量浓度5％的氨水加到中和槽中，加热待氨水温度升至40℃时，开启搅拌装置，在800转/min搅拌条件下，以3mL/min的速度将步骤(1)浓度0.1mol/L的硝酸铟液体滴加到氨水中，添加过程中测量混合液的pH，当pH值达到8.5时停止滴加硝酸铟液体，将温度升高到60℃后，测定混合液的pH值，当pH值下降至8.0时，开始计时，保温60min，然后停止搅拌，静置陈化10h；

[0025] (3)去除步骤(2)静置后反应物中的上清液，用陶瓷膜清洗机洗涤沉淀至清液电导率≤5μs/cm，将洗好的浆料离心脱水、真空烘箱中烘干，用打粉机破碎后过100目筛，放入煅烧炉中在700℃下煅烧4小时，冷却后过150目筛，得到分散性好、团聚轻的高纯纳米氧化铟粉；

[0026] (4)将粉体送去分析室检测纯度、粒度分布、比表面积；使用电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)对上述制得的氧化铟纳米粉体的杂质进行检测，结果如表1所示：

[0027] 表1 实施例1制得的氧化铟纳米粉体中杂质的ICP-OES检测结果

[0028] 元素 AL Fe Ni Cr Cu Zn Sn Pb Si含量(ppm) 3 5 5 3 2 1 5 3 5

[0029] 使用激光粒度仪测定纳米氧化铟粉体的粒度分布，结果如图1所示，D50为1.15μm；D90为2.30μm；使用氮吸附法测定纳米氧化铟的比表面积，比表面积为12m2/g。

[0030] 实施例2：本生产纳米氧化铟粉体的方法如下：

[0031] (1)将4N5的铟锭熔化后用水淬成铟花，铟花放入烧瓶中，加入纯水盖过铟花，开启加热套加热烧瓶，待温度升至60℃时滴加入浓硝酸(质量浓度68％的分析纯硝酸)，滴加过程中测量反应温度，但温度高于80℃时停止加酸，低于60℃开始加酸，如此反复控制加酸速度直至浓硝酸加完(浓硝酸的添加量为理论反应量的1.3倍)，将温度控制在60～80℃，直到铟花完全溶解，制得硝酸铟反应液，硝酸铟反应液加水稀释得到浓度0.5mol/L的硝酸铟液体；

[0032] (2)将3000mL质量浓度10％的氨水加到中和槽中，加热待氨水温度升至35℃时，开启搅拌装置，在600转/min搅拌条件下，以2.5mL/分钟的速度将步骤(1)浓度0.5mol/L的硝酸铟液体滴加到氨水中，添加过程中测量混合液的pH，当pH值达到8.8时停止滴加硝酸铟液体，将温度升高到70℃后，测定混合液的pH值，当pH值下降至7.5时，开始计时，保温40min，然后停止搅拌，静置陈化8h：

[0033] (3)去除步骤(2)静置后反应物中的上清液，用陶瓷膜清洗机洗涤沉淀至清液电导率≤5μs/cm，将洗好的浆料离心脱水、真空烘箱中烘干，用打粉机破碎后过80目筛，放入煅烧炉中在800℃下煅烧3小时，冷却后过150目筛，得到分散性好、团聚轻的高纯纳米氧化铟粉；(4)将粉体送去分析室检测纯度、粒度分布、比表面积；使用电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)对上述制得的氧化铟纳米粉体的杂质进行检测，结果如表2所示：

[0034] 表2 实施例2制得的氧化铟纳米粉体中杂质的ICP-OES检测结果

[0035] 元素 Al Fe Ni Cr Cu Zn Sn Pb Si含量(ppm) 2 5 4 4 2 4 5 3 5

[0036] 使用激光粒度仪测定纳米氧化铟粉体的粒度分布，结果如图2所示，D50为0.98μm；D90为1.97μm；使用氮吸附法测定纳米氧化铟的比表面积，比表面积为10m2/g。

[0037] 实施例3：本生产纳米氧化铟粉体的方法如下：

[0038] (1)将4N5的铟锭熔化后用水淬成铟花，铟花放入烧瓶中，加入纯水盖过铟花，开启加热套加热烧瓶，待温度升至60℃时滴加入浓硝酸(质量浓度68％的分析纯硝酸)，滴加过程中测量反应温度，但温度高于80℃时停止加酸，低于60℃开始加酸，如此反复控制加酸速度直至浓硝酸加完(浓硝酸的添加量为理论反应量的1.5倍)，将温度控制在60～80℃，直到铟花完全溶解，制得硝酸铟反应液，硝酸铟反应液加水稀释得到浓度1.0mol/L的硝酸铟液体；

[0039] (2)将3000mL质量浓度15％的氨水加到中和槽中，加热待氨水温度升至45℃时，开启搅拌装置，在900转/min搅拌条件下，以3.5mL/分钟的速度将步骤(1)浓度1.0mol/L的硝酸铟液体滴加到氨水中，添加过程中测量混合液的pH，当pH值达到9.0时停止滴加硝酸铟液体，将温度升高到90℃后，测定混合液的pH值，当pH值下降至8.0时，开始计时，保温35min，然后停止搅拌，静置陈化5h：

[0040] (3)去除步骤(2)静置后反应物中的上清液，用陶瓷膜清洗机洗涤沉淀至清液电导率≤5μs/cm，将洗好的浆料离心脱水、真空烘箱中烘干，用打粉机破碎后过80目筛，放入煅烧炉中在900℃下煅烧2小时，冷却后过150目筛，得到分散性好、团聚轻的高纯纳米氧化铟粉；(4)将粉体送去分析室检测纯度、粒度分布、比表面积；使用电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)对上述制得的氧化铟纳米粉体的杂质进行检测，结果如表3所示：

[0041] 表3 实施例3制得的氧化铟纳米粉体中杂质的ICP-OES检测结果

[0042] 元素 Al Fe Ni Cr Cu Zn Sn Pb Si含量(ppm) 2 5 5 3 4 4 5 3 5

[0043] 使用激光粒度仪测定纳米氧化铟粉体的粒度分布，结果如图3所示，D50为1.44μm；2
D90为3.14μm；使用氮吸附法测定纳米氧化铟的比表面积，比表面积为8.0m/g。