专利名称：掺铝氧化锌纳米粒子的制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一种光电材料技术领域的制备方法，具体是一种掺铝氧化锌纳米 粒子的制备方法。
背景技术：
掺铝氧化锌(AZO)结合了纳米材料和半导体氧化物的优越性能，是国内外近年来 被广泛研究和应用的一种新型纳米材料，其导电性能比纯氧化锌有了很大的提高，可见光 波段的透光性也有了很大的改善。AZO与传统的透明导电薄膜材料掺铟氧化锡(ITO)相比， 具有无毒，价格低廉，原料丰富，成分稳定的特点。故掺铝氧化锌可能作为未来透明导电薄 膜材料的主流产品。经对现有技术的文献检索发现，Na J. S.等在《Journal of Physical Chemistry》 (物理化学期刊)2010年第1卷第114期第383到388页发表的文章“In situ analysis of dopantincorporation, activation,and film growth during thin film ZnO ZnO :A1 Atomic layerdeposition"(薄膜掺铝氧化锌原子层沉积过程中掺杂，激活和薄膜生长的原 位分析)，专业人员已经开发出磁控溅射、热蒸镀等多种AZO制备的方法，但这些方法需要 真空环境，反应条件严苛，难以低温、低成本大面积生产。因此，提出一种可大量制备，成本 低廉，环境友好的AZO纳米粒子制备方法，对于本领域具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种掺铝氧化锌纳米粒子的制备方 法。本发明的方法无污染，反应条件温和简单、成本低廉，适于大规模生产，其电学性质可随 掺铝比例变化而变化。本发明是通过以下技术方案实现的，包括以下步骤步骤一，取二价锌盐，三价铝盐加入溶剂并加热。步骤二，取表面活性剂并加热。步骤三，将步骤一中的溶液注入步骤二的溶液中，升温，纯化产物，得掺铝氧化锌 纳米粒子。步骤一中，所述二价锌盐为乙酰丙酮锌、氯化锌、硫酸锌或醋酸锌。步骤一中，所述锡盐为氯化铝、硫酸铝、硝酸铝或溴化铝。步骤一中，所述溶剂为油胺、十八烯。步骤一中，二价锌盐三价铝盐=(5 6. 2) (1 1. 1)。该比例为摩尔比。步骤三中，所述纯化具体为将产物溶于有机溶剂A中，离心，取下层沉淀，再向沉淀中加入有机溶剂B，离心，取上清液，向上清中加入油胺和有机溶剂A，离心后取下层沉 淀，烘干，得到掺铝氧化锌纳米粒子。步骤三中，所述有机溶剂A和有机溶剂B各自独立地选自以下物质中的一种甲 醇、乙醇、乙二醇、正戊醇、正丁醇、叔丁醇、二甲苯、正己烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯仿和二氯甲烷；且有机溶剂A与有机溶剂B不为同一种物质。步骤一中，所述溶剂的加入量为二价锌盐总量摩尔数的5 50倍。步骤一、二、三中，所述加热具体为100 400°C加热1 24小时。步骤三中，所述掺铝氧化锌纳米粒子的直径为2 50nm。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果本发明首次合成电性能宽度可调 的掺铝氧化锌纳米粒子，制备方法采用非真空化学合成方法，具有绿色无污染，设备要求简 单，适合工业化大规模生产的优点。
图1为实施例1制备的掺铝氧化锌纳米粒子的X射线衍射图谱；图2为实施例2制备的掺铝氧化锌纳米粒子的X射线衍射图谱；图3为实施例3制备的掺铝氧化锌纳米粒子的X射线衍射图谱；图4为实施例4制备的掺铝氧化锌纳米粒子的X射线衍射图谱；图5为实施例5制备的掺铝氧化锌纳米粒子的X射线衍射图谱。
具体实施例方式以下实例将结合附图对本发明作进一步说明。本实施例在以本发明技术方案为前 提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。 下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的 条件。实施例1将0. 25mmol乙酰丙酮锌、0. 04mmol硫酸铝、加入反应管，加入1. 25mmol油胺，加 热至i00°C ；另一反应管加入50mmol油胺，加热至200°C。将此溶液注入至金属盐溶液中， 升温至500°C 1小时。将得到的产物溶于乙醇，8000rpm下离心10分钟，取下层沉淀，加入 氯仿，7000rpm下离心5分钟，取上层清液，加入0. Iml油胺和2. 5ml乙醇，8000rpm下离心 10分钟后取下层沉淀，蒸干溶剂后得到掺铝氧化锌纳米粒子，掺铝氧化锌纳米粒子的直径 为2nm，最终产物的X射线衍射图如图1。实施例2将0. 3mmol硫酸锌、0. 05mmol氯化铝加入反应管，加入15mmol油胺，加热至i00°C ； 另一反应管加入5mmol油胺，加热至120°C。将此溶液加入至金属盐溶液中，升温至200°C。 24小时。将得到的产物溶于3. 8ml乙二醇，8000rpm下离心10分钟，取下层沉淀，加入2. 5ml 四氯乙烯，7000rpm下离心5分钟，取上层清液，加入0. Iml油胺和2. 5ml乙二醇，8000rpm 下离心IOmin后取下层沉淀，蒸干溶剂后得到掺铝氧化锌米粒子，掺铝氧化锌纳米粒子的 直径为7nm，最终产物的X射线衍射图，如图2所示。实施例3将0. 3mmol醋酸锌、0. 06mmol硝酸铝加入反应管，加入6mmol油胺和6mmol十八 烯，加热至200°C;另一反应管加入6mmol油胺，加热至100°C。将此溶液注入至金属盐溶液 中，升温至350°C 10小时。将得到的产物溶于2. 85ml乙二醇，8000rpm下离心10分钟，取下 层沉淀，加入2. 5ml正己烷，7000rpm下离心5分钟，取上层清液，加入0. Iml油胺和2. 5ml乙二醇，SOOOrpm下离心IOmin后取下层沉淀，蒸干溶剂后得到掺铝氧化锌纳米粒子，所述 掺铝氧化锌纳米粒子的直径为40nm，最终产物的X射线衍射图，如图3所示。实施例4将0. 25mmol氯化锌、0. 05mmol溴化铝加入反应管，加入2. 5mmol油胺和2. 5mmol 十八烯，加热至150°C;另一反应管加入7. 5mmol油胺，加热至120°C。将此溶液注入至金属 盐溶液中，升温至400°C 4小时。将得到的产物溶于2. 5ml甲醇，8000rpm下离心10分钟，取 下层沉淀，加入2. 5ml正己烷，7000rpm下离心5分钟，取上层清液，加入0. Iml油胺和2. 5ml 二甲苯，SOOOrpm下离心10分钟后取下层沉淀，蒸干溶剂后得到掺铝氧化锌纳米粒子，掺铝 氧化锌纳米粒子的直径为30nm，最终产物的X射线衍射图，如图4所示。实施例5将0. 25mmol醋酸锌、0. 05mmol硫酸铝加入反应管，加入7. 5mmol油胺，加热至 2200C ；另一反应管加入2. 5mmol油胺，加热至200°C。将此溶液注入至金属盐溶液中，升温 至250°C 16小时。将得到的产物溶于3. 2ml叔丁醇，8000rpm下离心10分钟，取下层沉淀， 加入2. 5ml 二氯甲烷，7000rpm下离心5分钟，取上层清液，加入0. Iml油胺和2. 5ml叔丁 醇，SOOOrpm下离心IOmin后取下层沉淀，蒸干溶剂后得到掺铝氧化锌纳米粒子，所述掺铝 氧化锌纳米粒子的直径为15nm，最终产物的X射线衍射图，如图5所示。
权利要求
一种掺铝氧化锌纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一，取二价锌盐，三价铝盐加入溶剂并加热；步骤二，取表面活性剂并加热；步骤三，将步骤一中的溶液注入步骤二的溶液中，升温，纯化产物，得掺铝氧化锌纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的掺铝氧化锌纳米粒子的制备方法，其特征是，步骤一中，所述 二价锌盐为乙酰丙酮锌、氯化锌、硫酸锌或醋酸锌。
3.根据权利要求1所述的掺铝氧化锌纳米粒子的制备方法，其特征是，步骤一中，所述 锡盐为氯化铝、硫酸铝、硝酸铝或溴化铝。
4.根据权利要求1所述的掺铝氧化锌纳米粒子的制备方法，其特征是，步骤一中，所述 溶剂为油胺、十八烯。
5.根据权利要求1所述的掺铝氧化锌纳米粒子的制备方法，其特征是，步骤一中，二价 锌盐三价铝盐摩尔比=(5 6. 2) (1 1. 1)。
6.根据权利要求1所述的掺铝氧化锌纳米粒子的制备方法，其特征是，步骤三中，所述 纯化具体为将产物溶于有机溶剂A中，离心，取下层沉淀，再向沉淀中加入有机溶剂B，离 心，取上清液，向上清中加入油胺和有机溶剂A，离心后取下层沉淀，烘干，得到掺铝氧化锌 纳米粒子。
7.根据权利要求6所述的掺铝氧化锌纳米粒子的制备方法，其特征是，步骤三中，所述 有机溶剂A和有机溶剂B各自独立地选自以下不为同一的物质中的一种甲醇、乙醇、乙二 醇、正戊醇、正丁醇、叔丁醇、二甲苯、正己烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯仿和二氯甲烷。
8.根据权利要求1所述的掺铝氧化锌纳米粒子的制备方法，其特征是，步骤一中，所述 溶剂的加入量为二价锌盐总量摩尔数的5 50倍。
9.根据权利要求1所述的掺铝氧化锌纳米粒子的制备方法，其特征是，步骤一、二、三 中，所述加热具体为100 400°C加热1 24小时。
10.根据权利要求1所述的掺铝氧化锌纳米粒子的制备方法，其特征是，步骤三中，所 述掺铝氧化锌纳米粒子的直径为2 50nm。
全文摘要
一种光电材料技术领域的掺铝氧化锌纳米粒子的制备方法，包括以下步骤步骤一，取二价锌盐，三价铝盐加入溶剂并加热；步骤二，取表面活性剂并加热；步骤三，将步骤一中的溶液注入步骤二的溶液中，升温，纯化产物，得掺铝氧化锌纳米粒子。本发明首次合成电性能宽度可调的掺铝氧化锌纳米粒子，制备方法采用非真空化学合成方法，具有绿色无污染，设备要求简单，适合工业化大规模生产的优点。
文档编号H01B13/00GK101834005SQ20101020222
公开日2010年9月15日 申请日期2010年6月18日 优先权日2010年6月18日
发明者叶子超, 张亚非, 柳颖, 王永贵, 魏浩 申请人:上海交通大学