一种镱掺杂BTO纳米粉体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种镱掺杂BTO纳米粉体及其制备方法和应用，尤其涉及一种超声波化学法制备镱掺杂BTO纳米粉体，是采用超声波化学法将铋和镱两种元素固溶进入SnO2基体中。具体为根据一定的掺杂比例，将铋盐和镱盐溶于一定浓度的锡盐溶液中，加入适量的分散剂，搅拌至原料完全溶解，加入一定量的脲，使溶液混合均匀后用氩气洗涤，并在一定温度和超声波辐射下进行化学反应，经过陈化、洗涤、干燥、煅烧得到镱掺杂BTO纳米粉体。本发明专利技术首次提出将在BTO粉体中掺杂镱，提高粉体对红外的吸收性。本发明专利技术得到的镱掺杂BTO纳米粉体粒径小，分散均匀、团聚少，制备工艺简单、高效、重现性好，有利于工业化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米材料领域，尤其涉及一种镱掺杂BTO纳米粉体及其制备方法和应用。
技术介绍
透明导电材料是21世纪的新型多功能材料，由于具有优异的电学性质和光学性质而广泛应用于光电显示器件，透明电极、太阳能电池、隔热窗、催化等领域。近几年来研究的较多的透明导电材料是ITO (锡掺杂氧化铟)和ATO (锑掺杂氧化锡)，尤其以ITO为主， 但是，由于ITO中的铟是稀有金属，价格昂贵，限制了 ITO的广泛应用，而ATO用于建筑玻璃的隔热保温时存在隔热性较差、可见光透过率较低的缺点。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种镱掺杂BTO纳米粉体及其制备方法和应用，利用镱对红外的吸收，将镱和BTO进行掺杂，使得到的粉体隔热效果更好，弥补了现有隔热粉体的不足。本专利技术方法简单，可实现均勻掺杂，制备的粉体团聚少、粒径小、分散均勻。本专利技术的技术方案如下一种镱掺杂BTO纳米粉体，其中，所述镱掺杂BTO纳米粉体是在BTO粉体中掺杂镱； 其分子式为Ybx BiySn(1_x_y)02，其中，所述的x、y值之和为0. 03 0. 25，x<y。一种所述的镱掺杂BTO纳米粉体的制备方法，其中，包括以下步骤S100、将水溶性锡盐配制成锡盐溶液，依次加入的铋盐和镱盐，并搅拌至溶解，再加入适量的分散剂，充分搅拌至铋盐和镱盐溶解；S200、在上述溶液中加入脲，调节反应体系的pH值，搅拌至脲完全溶解； S300、搅拌使上述溶液混合均勻后用氩气洗涤，并在氩气保护及超声波辐射下进行化学反应，得到胶状沉淀物；S400、胶状沉淀物经过陈化后得到前驱体，将所述前驱体经过滤、洗涤、干燥、煅烧得到镱掺杂BTO纳米粉体。所述的镱掺杂BTO纳米粉体的制备方法，其中，所述步骤SlOO中镱盐和铋盐的掺杂比例为 η (Yb3+) + η (Bi3+)/ = 0. 03 0. 25，其中 η (Yb3+) < η (Bi3+)。所述的镱掺杂BTO纳米粉体的制备方法，其中，步骤SlOO中所述锡盐溶液的浓度为 0. 2 1. Omol/L ；所述搅拌的过程在是在50 70°C的条件下进行；所述的分散剂为聚乙二醇、丙三醇或柠檬酸，其用量为锡盐质量的1 21 ；所述可溶性锡盐为锡的氯化盐、硝酸盐、柠檬酸盐或其氧化物，所述铋盐为铋的氯化盐、硝酸盐、柠檬酸盐或其氧化物，所述镱盐为三价镱的氯化盐、硝酸盐、柠檬酸盐或者是 Yb2O30所述的镱掺杂BTO纳米粉体的制备方法，其中，步骤S200中所述脲的用量为n(脲) =4n (Sn4+) + 3n (Bi3++Yb3+)，将所述反应体系的pH值调至3 5。所述的镱掺杂BTO纳米粉体的制备方法，其中，所述氩气洗涤的时间为10 30min ；所述步骤S300中是在80°C、氩气保护及超声波辐射下进行化学反应； 所述的超声波辐射频率为20. 8IkHz,24. 45kHz,30. IOkHz或40. 34kHz ； 所述超声波辐射的时间为2 4h。所述的镱掺杂BTO纳米粉体的制备方法，其中，步骤S300中所述陈化的时间为 5 24h。所述的镱掺杂BTO纳米粉体的制备方法，其中，所述过滤、洗涤方法的具体步骤为减压抽滤的同时用蒸馏水洗涤前驱体两次，再用体积分数为10%的乙醇溶液洗涤至滤液呈中性，最后用无水乙醇洗涤两次。所述的镱掺杂BTO纳米粉体的制备方法，其中，步骤S400中所述干燥的方式为鼓风干燥、真空干燥、冷冻干燥或微波干燥；所述煅烧过程的温度为500 700°C，煅烧时间3 证。一种所述的镱掺杂BTO纳米粉体的应用，其中，将所述镱掺杂BTO纳米粉体用作隔热保温材料。有益效果本专利技术提出的镱掺杂BTO纳米粉体具有良好的隔热效果，在红外灯照射相同的时间下，本专利技术提出的镱掺杂BTO纳米粉体制得的纳米隔热涂层与目前市场所用粉体相比，可降温达5°C左右。采用超声波化学法制备镱掺杂BTO纳米粉体具有合成周期短、成本低等优点，所得粉体粒径小、分散性好。本专利技术方法简单，可实现均勻掺杂，制备的粉体团聚少、粒径小、分散均勻。附图说明图1为本专利技术实施例1所制备的金红石相镱掺杂BTO纳米粉体的X-射线衍射图。图2为本专利技术实施例2所制备的镱掺杂BTO纳米粉体的扫描电镜图。图3为本专利技术实施例3所制备的镱掺杂BTO纳米粉体的紫外-可见-近红外透光率图。图4为本专利技术实施例3所制备的镱掺杂BTO纳米粉体与空白玻璃及市场样品的隔热效果图，其中a曲线为空白玻璃；b曲线为涂有市场隔热粉体产品的玻璃；c曲线为涂有本实施例镱掺杂BTO纳米粉体的玻璃。具体实施例方式本专利技术提供一种镱掺杂BTO纳米粉体及其制备方法和应用，为使本专利技术的目的、 技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。BTO是铋掺杂二氧化锡(Bismuth-doped Tin Oxide)的简称，具有N型半导体的特性和透明导电性，对可见光的吸收极弱，因此在可见光区具有较高的透过率。而镱能吸收近红外热线，本专利技术首次提出将在BTO粉体中掺杂镱，提高粉体对红外的吸收性。本专利技术采用超声波化学法将铋和镱两种元素固溶进入SnA基体中，得到镱掺杂 BTO的纳米粉体。所得到的镱掺杂BTO纳米粉体粒径小，分散均勻、团聚少，制备工艺简单、 高效、重现性好，有利于工业化。所述镱掺杂BTO纳米粉体适用于建筑玻璃的隔热保温，能在保证具有较高的可见光透过率的同时，隔热效果好，而且具有成本优势。镱掺杂BTO纳米粉体的化学组成可表示为朴，BiySna_x_y)02，其中，所述的χ、y值之和为0. 03 0. 25，x<y。根据附图1的XRD结果计算所得粉体的晶粒度约为9. 7nm，粒子堆积形成了粒径范围约为40 60nm的粉体。本专利技术所提供的超声波化学法制备镱掺杂BTO纳米粉体的方法，其具体制备步骤如下S100、将水溶性锡盐配制成0. 2^1. Omol/L的溶液，依次加入按一定掺杂比例称取的铋盐(s) (s表示为固体)和镱盐(s)，并在一定温度下搅拌至溶解，再加入一定量的分散剂， 充分搅拌至原料完全溶解，形成透明溶液。所述可溶性锡盐为锡的氯化盐、硝酸盐、柠檬酸盐或其氧化物，所述可溶性铋盐为铋的氯化盐、硝酸盐、柠檬酸盐或其氧化物，所述镱盐为三价镱的氯化盐、硝酸盐、柠檬酸盐或者是Yb203。按Ybx BiySn(1_x_y)02中乂和y的设定值，其中，所述的x、y值之和为0.03 0. 25，x<y，步骤 SlOO 中镱盐和铋盐的掺杂比例为 η (Yb3+)+ η (Bi3+)/ = 0.03 0.25，其中 η (Yb3+) < η (Bi3+)。所述温度为 50 70°C，所述的分散剂为聚乙二醇、丙三醇或柠檬酸，其用量为锡盐质量的ι m。S200、在上述溶液中加入一定量的脲，调节反应体系的pH值，搅拌至脲完全溶解。所述脲的用量为η (脲)= (Sn4+) + 3n (Bi3++Yb3+)，将所述反应体系的pH值调至 3 5。通过控制反应pH值可改善纳米粉体的团聚问题。S300、将上述溶液用氩气洗涤，然后在80°C及氩气保护下，插入超声波探管，用超声波辐射进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种镱掺杂ＢＴＯ纳米粉体，其特征在于，所述镱掺杂ＢＴＯ纳米粉体是在ＢＴＯ粉体中掺杂镱；其分子式为Ｙｂｘ　ＢｉｙＳｎ（１－ｘ－ｙ）Ｏ２，其中，所述的ｘ、ｙ值之和为０．０３～０．２５，ｘ（ｙ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕维忠，罗仲宽，黄旭珊，潘亚美，
申请(专利权)人：深圳市德厚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：94