透明导电氧化物（TCO）材料因具有大的载流子浓度和光学禁带宽度,而表现出优良的光电特性,如低的电阻率和高的可见光透过率等。TCO作为重要的宽带半导体材料,已经成为现代光电子产业的基础材料之一,特别是在液晶显示、太阳能电池、隔热玻璃、电致变色、电磁屏蔽、雷达屏蔽保护、新型照明、节能建筑以及防静电等行业中占了重要的地位,给社会带来了巨大的经济效益。TCO材料根据导电特性可分为n型和p型两类。目前n型TCO材料体系包括:In₂O₃,SnO₂,ZnO及其掺杂体系In₂O₃:Sn（ITO）,In₂O₃:Mo（IMO）,SnO₂:Sb（ATO）,SnO₂:F（FTO）,ZnO:Al（ZAO）等。p型TCO材料体系包括通式为CuMO₂（其中M可以为Al、Ga、In、Sc、Y、Cr、La等元素）铜铁矿结构的CuAlO₂（CAO）和CuInO₂（CIO）等。n型TCO材料ITO因具有优良的特性,被广泛地应用于各种领域,特别作为透明电极在液晶显示和太阳能电池等领域得到实际应用。p型TCO材料CIO因具有低电阻率高透光率的优点而引起人们的极大兴趣,同样在太阳能电池领域得到应用。如果太阳光伏能源系统能够将n型和p型TCO材料迭加作为透明阴阳极,就能够大幅度地增加光致电压器件的效率,如发电多功能窗、透明二极管等。由ITO和CIO制成的透明导电氧化物薄膜太阳能电池就具有这种半导体性质—双极性,ITO和CIO是构成太阳能电池的重要材料。目前,国内外制备纳米ITO粉体的方法很多,主要有均相共沉淀法、水溶液共沉淀法、电解法,溶胶—凝胶法、喷雾热分解法和机械研磨法等。在这些方法中,水溶液化学共沉淀法是引人注目的一种方法,该方法采用从外部加氨水,其工艺简单、周期短,操作方便,对设备的要求不高,投资少,生产成本低,较适合于大规模生产而被广泛采用,但这种方法在具体的制备过程中存在着突出的团聚现象,即纳米粒子重新团聚成较大的粒子。而对于p型透明导电材料CIO纳米粉的制备,目前制备的主要方法有固相反应法、阳离子交互反应法和溶胶—凝胶法。这些方法存在加热温度高,保温时间长,工艺过程放大难,能耗高,需添加有机试剂等实际问题。本论文针对化学共沉淀法及其他制备纳米ITO和CIO粉体中存在的问题,创新性地提出,采用“超声—微波化学共沉淀法”新工艺来制备ITO和CIO纳米粉体,通过超声波、微波等技术的有效集成来强化共沉淀化学反应或传递过程,把单个的工艺技术有机地结合起来,使所选择的工艺技术含量高、稳定,设备易得,易操作,工艺简单,制得的产品质量好。在制备纳米ITO和CIO粉体的工艺方面具有新颖性,为高品质透明导电氧化物材料ITO和CIO纳米粉体提供了一种新的制备途径。将超声波和微波应用于制备纳米ITO和CIO粉体的整个过程中,其目的就是利用超声空化所产生的独特的反应环境,来控制或减少纳米ITO粉末的团聚,最终带来的好处是:共沉淀反应温度的降低,缩短反应时间,无需添加分散剂。利用微波具有加热效率高、时间短、能耗低、加热均匀、易控制、物料不易烧结、产品质量好、操作简单等特点,用于ITO和CIO粉前驱体的干燥和煅烧,大大地缩短了纳米ITO和CIO粉体的制备周期。微波干燥煅烧粉体结构疏松、易磨、颗粒小、加热速度快。其干燥时间较电热干燥缩短50%或更多,微波煅烧温度较常规方法有所降低,产品无污染。为获得球状纳米ITO粉,将＞4N的纯金属In、Sn直接采用浓H₂SO₄浸出、氨水滴定、超声分散、离心分离,避免了使用HCl浸出对设备的腐蚀及HNO₃浸出带来的环境压力。由于无需外加H₂SO₄盐,减少了添加试剂所带来的杂质污染,对含有SO₄^2-的洗涤液,返回ZnSO₄和In₂（SO₄）₃电解系统或循环利用。根据理论计算,讨论了在超声化学共沉淀法制备纳米ITO粉体前驱体中的In³⁺浓度、氨水浓度、反应体系的温度和pH值、反应时间、分散剂、搅拌速率、超声波的介入等因素对纳米ITO粉性能的影响。讨论了微波干燥煅烧制备纳米ITO粉体过程中的物料重量、微波功率、时间、温度、升温速率、煅烧气氛等因素对纳米ITO粉性能的影响。采用“超声—微波化学共沉淀法”,以自制的铜溶液或市售的CuCl和CuCl₂及＞4N金属铟、NaOH、HCl、NaCl等为原料,讨论了In³⁺浓度、反应时间、反应温度和反应终点pH值、NaOH浓度、分散剂及物料重量、微波功率、煅烧时间、煅烧温度等制备纳米CIO粉的最佳反应条件。采用“超声—微波化学共沉淀法”制备纳米CIO粉弥补了阳离子交互反应法和固相法的不足,此法较阳离子交互反应法和固相法具有优势。通过采用TEM、SEM、EDS、XRD、BET、TG-DTA、UV-2401（PC）、FT-IR、ICPS-1000Ⅱ等系列现代分析手段对超声波、微波等条件下制备的ITO和CIO纳米粉体的物相、形貌、组成、粒度、纯度、以及光电性能等进行表征,适时对两种纳米粉体制备工艺参数进行调整优化,最终制得粒径小、粒度分布均匀、分散性好和比表面积大的纳米ITO和CIO粉。实验结果表明:在本实验范围内制备纳米ITO粉,①超声波化学共沉淀最佳控制条件是反应温度为60-75℃,In³⁺浓度＜160g/L,氨水浓度＜380g/L,终点pH为6.5-7.5。通过剧烈搅拌,缓慢滴定,陈化30min（50℃）,超声分散,无水乙醇后处理,得到合格的前驱体。②微波干燥最佳条件是物料重量为10g,微波干燥功率为700W,干燥时间为8min。③微波煅烧纳米ITO粉的最佳工艺条件是物料重量10g,微波功率700W,煅烧时间7-8min。经上述三个过程所制得的纳米ITO粉体,在结构上具有立方晶系结构,无孔隙、致密、颗粒呈球状,并且团聚少、分散性好、粒度分布均匀、粒度分布窄、纯度＞4N,平均粒径为15nm,比表面积54.73m²/g,In₂O₃:SnO₂（重量）=90:10,颜色为浅绿色。纳米ITO粉光学性能表现为紫外区（100-400nm）具有强烈的吸收性,可见光区（400-800nm）具有高的透过性,红外区（800-3500nm）具有高的反射率,大大超过了光学性能技术指标。纳米ITO粉电学性能表现为具有低的电阻率。纳米CIO粉的制备,①超声波化学共沉淀最佳控制条件为反应温度30-55℃,In³⁺浓度＜150g/L,氢氧化钠浓度＜250g/L,终点pH为10-11.5。通过剧烈搅拌,缓慢滴定,陈化30min（50℃）,超声分散,无水乙醇后处理,得到合格的前驱体。②微波干燥最佳条件是物料重量为5g,微波干燥功率为540W,干燥时间为5min。③微波煅烧纳米CIO粉的最佳工艺条件是物料重量5g,微波功率700W,煅烧时间5-7min,在Ar保护条件下,所制得的纳米CIO粉平均粒径为27.82nm,比表面积42.06 m²/g,Cu₂O:In₂O₃（重量）=70:30,粉体颗粒均呈球状,团聚少,分散性好,颜色为棕黑色。纳米CIO粉光学性能表现为紫外区（100-400nm）具有强烈的吸收性,可见光区（400-800nm）具有高的透过性,红外区（800-3500nm）有高的反射率,也超过了光学性能技术指标。纳米CIO粉电学性能表现为具有低的电阻率。“超声—微波化学共沉淀法”新工艺制备纳米ITO和CIO粉,较其他常规方法实验周期短、成本低、设备占地面积小,无污染,产品纯质量好,光电性能高,是替代传统制备技术的理想方法。所制得的纳米ITO和CIO粉是制备透明导电薄膜材料、太阳能电池材料和红外屏蔽功能材料的理想材料。