一种镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体及其制备方法与流程

本技术涉及近红外反射材料，更具体地说，它涉及一种镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体及其制备方法。

背景技术：

1、近红外反射材料是一种能够反射近红外区域光线的材料，能够有效地反射太阳光，减少热量吸收，从而达到隔热的效果。

2、水热法是一种利用高压、高温的水环境进行化学反应的方法。水热法通常采用氧化物或者氢氧化物作为前驱物，水作为反应介质，先将前驱物和水的混合物在高温、高压条件下进行水热反应，再进行分离、洗涤、干燥等后处理，即可制得粉体材料。由于水热法得到的粉体具有晶粒发育完整、‌粒度小且分布均匀的特点，因此目前通常采用水热法制备近红外反射材料。

3、然而，前驱物和水的混合物在进行水热反应的过程中，前驱物溶解后会产生大量水溶性杂质。虽然通过多次洗涤可以去除大部分水溶性杂质，但是操作繁琐，并且会产生大量废水，不利于工业化生产。

技术实现思路

1、为了提高近红外反射材料进行工业化生产的适用性，本技术提供一种镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体的制备方法，采用如下的技术方案：

3、一种镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体的制备方法，包括以下制备步骤：

4、s1：将氧化锡和掺杂剂搅拌混合后，得到混合粉体；

5、s2：将混合粉体和乙醇混合进行球磨分散后，再干燥，得到球磨分散后的混合粉体；

6、所述球磨分散的时间为5～24h，主轮盘公转转速270～320r/min, 研磨罐自转转速557～660r/min，电机功率为0.75kw，研磨介质为球形95锆珠，尺寸为0.08～0.13mm；

7、s3：将球磨分散后的混合粉体进行气流粉碎后，再在惰性气体保护下进行烧结，最后进行粉碎，得到镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体；

8、气流粉碎的压力为0.1～1mpa，时间为0.5～5h；

9、所述掺杂剂包括氧化铋和氧化镧。

10、氧化锡粉体，属于透明氧化物，具有较好的透明性。通过采用上述技术方案，采用强极性的乙醇和混合粉料混合，可促进混合粉料分散，减少其团聚，有利于特定形状尺寸的锆珠对其进行球磨剪切，从而降低球磨分散后的混合粉体的粒径。随后，在压力为0.1～1mpa的条件下，利用空气流对球磨分散后的混合粉体进行粉碎处理0.5～5h，可降低烧结前混合粉体的粒径分布，有利于在烧结后得到窄粒径分布的镧、铋掺杂氧化锡粉体。最后，再对粉体进行粉碎，可有效减少粉体团聚，进一步提高粉体颗粒的均匀性。

11、因此，本技术通过采用球磨分散和气流粉碎技术，使得混合原料的初始粒径更小，分布更窄，便于具有近红外反射功能的镧和铋均匀掺杂进入氧化锡晶格中，得到具有高透过率、高近红外反射功能、小粒径、较窄粒径分布和不易团聚的优势。相较于采用水热法制备纳米粉体，本技术的制备方法不使用含氯盐等原料，所以不需要进行分离、洗涤等后处理步骤，操作简便，避免了氯离子残留，并且不会对水资源进行浪费，更环保，提高了近红外反射纳米粉体进行工业化生产的适用性。

12、优选的，所述掺杂剂由氧化铋和氧化镧按重量比1:(0.006～0.350)混合组成。

13、通过采用上述技术方案，选用镧和铋共同掺杂氧化锡，所制备的纳米粉体，具有较高的近红外反射率。同时，相较于铋掺杂氧化锡，镧、铋共同掺杂氧化锡使得烧结后粉体团聚少，粒径更小，分布更均匀。

14、优选的，所述氧化锡和掺杂剂按重量比1:(0.003～0.033)混合组成。

15、通过采用上述技术方案，优化氧化锡中掺杂剂的比例，有利于得到兼具高透过率和高近红外反射率的纳米粉体，可应用在车窗膜或建筑膜中，具有良好的透明效果和隔热效果。

16、优选的，所述混合粉体和乙醇按重量比1:(2～5)混合组成。

17、通过采用上述技术方案，加入适量乙醇即可对混合粉体进行充分分散，促使锆珠和混合粉体碰撞，这不仅可降低所得纳米粉体的粒径，减少粉体团聚，还能降低成本，提高纳米粉体进行工业化生产的适用性。

18、优选的，所述干燥温度为80～90℃，时间为2～6h。

19、通过采用上述技术方案，选用稍高于乙醇沸点的温度对球磨分散后的混合粉体和乙醇进行干燥，促使混合粉体中的乙醇逐渐挥发，减少混合粉体间的氢键作用，缓解混合粉体间桥氧键形成，从而减少混合粉体团聚，提高所得纳米粉体的均匀性。

20、优选的，所述烧结温度为800～1200℃，时间为3～10h。

21、优选的，所述惰性气体为氮气或氩气或氩气和氢气的混合气体。

22、通过采用上述技术方案，在惰性气体保护下，气流粉碎后混合粉末在800～1200℃进行烧结，不仅便于镧和铋掺杂进入氧化锡晶格中，得到金红石相结构的纳米粉体，而且所得纳米粉体还依然具有较高的活性，并且粒径较小。

23、优选的，所述粉碎的转速为2000～15000r/min。

24、通过采用上述技术方案，将烧结后的粉体在转速为2000～15000r/min的条件下进行粉碎，可减少纳米粉末团聚，提高纳米粉末粒径的均匀性。

25、优选的，所述s2包括以下步骤：

26、s21：将混合粉体和质量分数为30～40%的乙醇搅拌混合后，先在65～70℃搅拌混合1～2h，然后再进行减压干燥，得到干燥后的混合粉体；

27、s22：将干燥后的混合粉体和质量分数为25～35%的乙醇搅拌混合后，先进行球磨分散1～3h，然后加入剩余乙醇，球磨分散4～21h，干燥，得到球磨分散后的混合粉体。

28、通过采用上述技术方案，先采用部分乙醇和混合粉体在特定温度下进行预混、干燥，强极性的乙醇可迅速渗透和分散混合粉体，一方面，可溶解和去除混合粉体表面的杂质，提高所得纳米粉体的纯度；另一方面，通过加入低沸点的乙醇，可降低混合粉体和乙醇混合物的沸点，便于减压干燥去除混合粉体中的水分，从而减少混合粉末之间的氢键作用，改善纳米粉体团聚，提高纳米粉体粒径的均匀性。

29、同时，将乙醇分批与预混、干燥后的混合粉体混合时，混合粉体与锆珠之间的相互作用会更加充分，有利于提高研磨的效率，降低纳米粉体的粒径。

30、第二方面，本技术提供一种镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体，采用如下的技术方案：

31、一种镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体，由上述镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体的制备方法制备而成。

32、通过采用上述技术方案，采用上述制备方法，将具有近红外反射功能的镧、铋共同掺杂氧化锡，所得的纳米粉体，不仅具有较高的透过率和近红外反射率，并且粒径分布较窄，均匀性更高。

33、综上所述，本技术具有以下有益效果：

34、1、由于本技术采用固相法制备的镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体，并未引入例如氯盐等杂质，所以不需要进行洗涤以及废水处理，节约了能源，提高了镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体进行工业化生产的适用性；

35、2、本技术通过对混合粉体进行球磨和气流粉碎处理，降低了混合粉体的初始粒径，使其粒径分布更窄，镧、铋混合掺杂更均匀，烧结后所得纳米粉体团聚更少，粒径分布更窄；

36、3、本技术的镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体，兼具较高的透过率和近红外反射率，可应用在车窗膜或建筑膜中，具有良好的透光、隔热效果。

技术特征：

1.一种镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

2.根据权利要求1所述的镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述氧化锡和掺杂剂按重量比1:(0.003～0.033)混合组成。

3.根据权利要求1所述的镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述混合粉体和乙醇按重量比1:(2～5)混合组成。

4.根据权利要求1所述的镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述干燥温度为80～90℃，时间为2～6h。

5.根据权利要求1所述的镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述烧结温度为800～1200℃，时间为3～10h。

6.根据权利要求1所述的镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气或氩气或氩气和氢气的混合气体。

7.根据权利要求1所述的镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述粉碎的转速为2000～15000r/min。

8.根据权利要求1所述的镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述s2包括以下步骤：

9.一种镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体，其特征在于，由权利要求1～8任一所述镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体的制备方法制备而成。

技术总结
本申请涉及近红外反射材料技术领域，具体公开了一种镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体及其制备方法。一种镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体的制备方法，包括：将氧化锡和掺杂剂搅拌混合后，得到混合粉体；将混合粉体和乙醇混合进行球磨分散后，再干燥，得到球磨分散后的混合粉体；将球磨分散后的混合粉体进行气流粉碎后，再在惰性气体保护下进行烧结，最后进行粉碎，得到镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体；本申请采用固相法制备的镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体，并未引入例如氯盐等杂质，所以不需要进行洗涤以及废水处理，节约了能源，提高了镧铋掺杂氧化锡近红外反射纳米粉体进行工业化生产的适用性。

技术研发人员：宋亚,毛耀全,王利新
受保护的技术使用者：畅的新材料科技（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23