透明導(dǎo)電銦錫氧化物納米顆粒的表面包覆.pdf

1、隨著納米科技的發(fā)展，納米材料以其特殊的性質(zhì)將在材料科學(xué)、信息科學(xué)、生命科學(xué)、催化科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮非常重要的作用。但是，也正是由于納米材料具有特殊的表面狀態(tài)而具有很高的表面能，使它變得比一般的材料更易于團(tuán)聚，從而影響其性能的充分發(fā)揮。目前，納米材料的穩(wěn)定性已經(jīng)成了制約納米材料走向應(yīng)用的瓶頸，研究納米顆粒的分散及其穩(wěn)定性已經(jīng)成了極其重要的課題。通常而言，解決這一問題的思想是利用靜電效應(yīng)或/和空間位阻效應(yīng)等使得納米材料穩(wěn)定存在，以

2、利于其應(yīng)用。當(dāng)前，雖然有人對(duì)各種方法進(jìn)行了嘗試，但是更有效的方法是利用空間位阻效應(yīng)--根據(jù)納米材料的應(yīng)用領(lǐng)域以不同的方法在納米材料的表面包上一層具有親分散相或者化學(xué)惰性的包覆層，使之能夠更好的分散在分散介質(zhì)中或者穩(wěn)定的存在于特定的環(huán)境中。對(duì)納米材料的表面修飾不僅是提高相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量、提高產(chǎn)品的附加值及提升其競(jìng)爭(zhēng)力的非常重要的技術(shù)手段，也是開發(fā)納米材料新的性能或功能、擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域的非常重要的技術(shù)手段。 銦錫氧化物(Indium

3、tin oxide，ITO)具有一系列獨(dú)特性能，如可見光透過率高(透過率≥95％)、紫外線吸收率較高(吸收率≥85％)、紅外線反射率高(反射率＞90％)、微波衰減(衰減率≥85％)、電阻率低等特性和加工性能良好、膜層硬度高且既耐磨又耐化學(xué)腐蝕等其他氧化物所不具有的特點(diǎn)，因此它被廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、宇航抗靜電和軍事隱形、建筑工業(yè)、電子工業(yè)、太陽能和微波屏蔽和激光輻射防護(hù)等方面。此外，ITO材料還被應(yīng)用于催化領(lǐng)域、材料的合成等領(lǐng)域中。而且，

4、隨著相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其需求量正日益增大。 由于傳統(tǒng)的ITO透明導(dǎo)電材料制備方法中存在制備條件苛刻、成本高及涂布的膜層不均勻等缺陷，而且傳統(tǒng)方法中要求制備靶材所用的ITO粉末純度高、性能好，而且要粒度細(xì)、顆粒均勻等特點(diǎn)--而這正是納米技術(shù)所能解決的，目前 ITO 材料的制備技術(shù)傾向于將制備的ITO納米顆粒分散在介質(zhì)中，然后以旋涂、提拉等方法來制備透明導(dǎo)電材料。然而正如前面所述，ITO納米顆粒的分散穩(wěn)定性就成為了制備優(yōu)良ITO材料的

5、關(guān)鍵。 為了解決銦錫氧化物納米顆粒的穩(wěn)定性問題，本文采用溶膠--凝膠包覆法在銦錫氧化物納米顆粒的表面包覆上了一層透明的二氧化硅，從而更有利于其充分分散在分散介質(zhì)中。首先，將制得的ITO納米顆粒超聲分散在以一定比例配制的H2O : C2H5OH : NH3·H2O(or CH3COOH)分散液中。在實(shí)驗(yàn)中，探索了最佳的超聲時(shí)間及分散體系的最佳pH值。并且在這一實(shí)驗(yàn)過程中，紫外--可見光譜能夠?qū)︻w粒的分散狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)。然后，將

6、正硅酸乙酯(tetraethyl orthosilicate，TEOS)加入反應(yīng)體系中實(shí)現(xiàn)對(duì)ITO顆粒的包覆。在反應(yīng)過程中探索了適宜的反應(yīng)時(shí)間及包覆過程中核層顆粒的濃度、體系的pH值等對(duì)包覆質(zhì)量的影響和TEOS的用量與SiO2膜層厚度之關(guān)系。 通過對(duì)包覆前后的銦錫氧化物納米顆粒的表征，我們知道：1.正硅酸乙酯加入之前，納米顆粒的超聲分散狀態(tài)直接影響到納米顆粒的包覆效果，超聲時(shí)間、分散介質(zhì)的pH值對(duì)分散狀態(tài)和包覆效果的影響是顯著的；