本技术涉及低电阻率光电纳米粉体材料，更具体地说，它涉及一种al掺杂zno低电阻率纳米粉体的制备方法。
背景技术：
1、在ⅱ-ⅵ族的第三代n-型半导体中，zno因其独特的光电性能而得到广泛的关注。作为宽带隙(室温下为3.37ev)半导体材料的典型，zno具有一系列包括光电、压电、气敏和压敏等优良的光电性能，具有高的激子束缚能(60mev)，因此在发光原件、光波导器、透明半导体导电材料、高频压电换能器、低压压敏电阻以及微传感器等领域都得到了广泛的应用。
2、掺杂是一种有效的提高纳米材料性能的方法，zno经al掺杂后，其光电性能相比zno来说得到了进一步的优化，可与经典的ito相比拟。而且，zn与al蕴藏量丰富，无毒，价格便宜，制备的技术也多种多样。
3、目前，化学沉淀法由于具有工艺简单，操作方便，对设备要求不高，易于实现工业化生产的特点，因此是制备al掺杂zno粉末的常用方法之一。化学沉淀法主要采用锌和铝的可溶性盐以及尿素在水中加热，尿素分解出氨水与锌和铝的可溶性盐进行化学反应生成前驱体沉淀物，将前驱体沉淀物进行多次水洗和过滤去除沉淀物中的阴离子等杂质后，再煅烧便可制成al掺杂zno粉末。
4、因为al掺杂zno粉末的比表面积很大，表面能较高，所以阴离子容易吸附在al掺杂zno粉末表面，很难通过洗涤去除。然而，沉淀物之间含有的阴离子会产生盐桥作用，并在煅烧过程中产生烧结，从而使得al掺杂zno粉末容易团聚。
技术实现思路
1、为了提高al掺杂zno粉末的尺寸稳定性，减少粉末团聚，本技术提供一种al掺杂zno低电阻率纳米粉体的制备方法。
2、第一方面，本技术提供一种al掺杂zno低电阻率纳米粉体的制备方法，采用如下的技术方案：
3、一种al掺杂zno低电阻率纳米粉体的制备方法，包括以下制备步骤：
4、s1：将铝盐、锌盐和水搅拌混合后，得到反应前驱液；
5、s2：将碱的水溶液逐滴滴加到反应前驱液中，搅拌混合后，得到溶胶溶液；
6、s3：将溶胶溶液进行离心，得到沉淀物；
7、s4：将沉淀物、阳离子磁性微球和水混合后，调节ph值在2～5，搅拌混合，然后采用磁选法去除阳离子磁性微球后，过滤，洗涤，干燥，即得到干燥后的沉淀物；
8、s5：对干燥后的沉淀物进行粉碎，煅烧，即得到al掺杂zno低电阻率纳米粉体。
9、通过采用上述技术方案，由于阳离子磁性微球表面具有多的阳离子，可与阴离子形成化学吸附。当将沉淀物、阳离子磁性微球和水在ph值在2-3的环境下进行搅拌混合时，相较于阴离子与沉淀物的物理吸附，阴离子与阳离子磁性微球的化学吸附稳定性更高。因此，阴离子可从沉淀物中解离出并吸附在阳离子磁性微球表面，降低了沉淀物中阴离子的含量，从而提高了al掺杂zno低电阻率纳米粉体的尺寸稳定性。
10、同时，由于阳离子磁性微球和al掺杂zno低电阻率纳米粉体的磁性差异，可通过磁选法将吸附阴离子的阳离子磁性微球除去，因此减少了阳离子磁性微球的残留，有效提高了al掺杂zno低电阻率纳米粉体的纯度。
11、优选的，所述s1中，铝盐为al2(so4)3·18h2o或alcl3·6h2o。
12、优选的，所述s1中，锌盐为zn(no3)2·6h2o或zn(ch3coo)2·2h2o。
13、优选的，所述s1中，铝盐与锌盐的摩尔比为(0.1～0.15):1；
14、所述s2中，碱的水溶液的摩尔浓度为1～1.2mol/l。
15、通过采用上述技术方案，先将优选种类的铝盐和锌盐按上述摩尔比配置成一定浓度的反应前驱液，再滴加特定摩尔浓度的碱的水溶液，碱的水溶液在反应前驱液中混合较为均匀，有利于细化铝盐和锌盐，最终得到纳米级的al掺杂zno低电阻率纳米粉体。
16、优选的，所述s4中，沉淀物、阳离子磁性微球和水的重量比为1:(0.05～0.24):(5～10)。
17、通过采用上述技术方案，优化阳离子磁性微球的用量，不仅可吸附大量阴离子，还便于除去，有利于减少al掺杂zno低电阻率纳米粉体团聚和工业化生产。
18、优选的，所述s4中，阳离子磁性微球的制备方法，包括以下步骤：
19、a1：将环氧基硅烷偶联剂、聚乙烯亚胺和有机溶剂搅拌混合后，得到混合物；
20、a2：将混合物和水搅拌混合后，再加入二氧化硅磁性微球，搅拌混合，过滤，干燥，得到阳离子磁性微球。
21、通过采用上述技术方案，由于环氧基硅烷偶联剂中的环氧基和聚乙烯亚胺中的伯胺可发生开环反应，得到含硅烷氧基和聚乙烯亚胺链段的混合物。因此，将混合物和水混合后，混合物水解出的硅醇，可与二氧化硅磁性微球表面的羟基形成氢键，从而将聚乙烯亚胺链段引入二氧化硅磁性微球表面，得到阳离子磁性微球。
22、将沉淀物、阳离子磁性微球和水在ph值在2-3的环境下进行搅拌混合时，聚乙烯亚胺在磁性微球表面形成大量的阳离子，可吸附大量的阴离子，有利于提高al掺杂zno低电阻率纳米粉体的尺寸稳定性。
23、优选的，所述二氧化硅磁性微球、聚乙烯亚胺、环氧基硅烷偶联剂和水的重量比为1:(0.35～0.55):(0.15～0.25):(10～30)。
24、通过采用上述技术方案，优化二氧化硅磁性微球、聚乙烯亚胺和环氧基硅烷偶联剂在水中的用量，可控制阳离子磁性微球表面阳离子的含量，有利于提高阳离子磁性微球对阴离子的吸附效果。
25、优选的，所述二氧化硅磁性微球为介孔二氧化硅磁性微球，孔径为5～20nm。
26、通过采用上述技术方案，介孔二氧化硅磁性微球具有高度有序的孔道结构，有利于吸附混合物，提高二氧化硅磁性微球表面聚乙烯亚胺链段的接枝量，从而进一步提高阳离子磁性微球对阴离子的吸附效果。
27、优选的，所述聚乙烯亚胺的分子量为1200～1800，粘度为3500～15000mp·s。
28、通过采用上述技术方案，上述物理性质的聚乙烯亚胺具有一定的溶解度和胺基官能团，与环氧基硅烷偶联剂的混合性和反应性较好，不仅可提高阳离子磁性微球的收率，生成的阳离子磁性微球还对阴离子具有较高的吸附能力。
29、优选的，所述s5中，煅烧的温度为850～1000℃，煅烧时间为8～15h。
30、通过采用上述技术方案，将沉淀物在上述温度和时间条件下煅烧，形成的晶粒不易产生裂纹，所得al掺杂zno纳米粉末的结晶程度较好，粒径较小，比表面积较高，导电性能优越，其电阻率可降至102ω*cm。
31、综上所述，本技术具有以下有益效果：
32、1、在酸性条件下，阳离子磁性微球表面形成的阳离子，可促使阴离子可从沉淀物中解离，并其形成稳定的化学吸附，减少了沉淀物中阴离子的含量，有效减少了沉淀物在煅烧时烧结的情况发生，提高了al掺杂zno粉末的尺寸稳定性；
33、2、本技术中优选采用聚乙烯亚胺和环氧基硅烷偶联剂改性二氧化硅磁性微球，制成的阳离子磁性微球，不仅对阴离子具有良好的吸附性，并且制备过程简单，成本较低；
34、3、本技术的制备过程简易，设备要求简单，并且制得的al掺杂zno纳米粉末尺寸稳定性较高，导电性能优越，可适用于大规模的工业化生产。
1.一种al掺杂zno低电阻率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al掺杂zno低电阻率纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述s1中，铝盐为al2(so4)3•18h2o或alcl3•6h2o。
3.根据权利要求1所述的al掺杂zno低电阻率纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述s1中，锌盐为zn(no3)2•6h2o或zn(ch3coo)2•2h2o。
4.根据权利要求1所述的al掺杂zno低电阻率纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述s1中，铝盐与锌盐的摩尔比为(0.1～0.15):1。
5.根据权利要求1所述的al掺杂zno低电阻率纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述s4中，沉淀物、阳离子磁性微球和水的重量比为1:(0.05～0.24):(5～10)。
6.根据权利要求1所述的al掺杂zno低电阻率纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述s4中，阳离子磁性微球的制备方法，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的al掺杂zno低电阻率纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅磁性微球、聚乙烯亚胺、环氧基硅烷偶联剂和水的重量比为1:(0.35～0.55):(0.25～0.35):(10～30)。
8.根据权利要求7所述的al掺杂zno低电阻率纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅磁性微球为介孔二氧化硅磁性微球，孔径为5～20nm。
9.根据权利要求5所述的al掺杂zno低电阻率纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯亚胺的分子量为1200～1800，粘度为3500～15000mp•s。
10.根据权利要求1所述的al掺杂zno低电阻率纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述s5中，煅烧的温度为600～1050℃，煅烧时间为5～20h。
