溶剂热法制备ITO(铟锡复合氧化物)纳米粉体及其性能研究

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本论文综述了ITO材料的结构性能以及其广泛的应用领域,简要介绍了ITO粉体的制备技术。本研究采用以有机醇为溶剂的溶剂热法制备ITO纳米粉体。考察了溶剂类型、反应温度、反应时间、共沉淀pH值、SnO2掺杂量等对ITO粉体组成、晶型、粒度及性能的影响。研究发现溶剂对反应产物的影响,结果表明溶剂不同制备出ITO粉体所需要的温度不同。以乙醇为溶剂在250℃下反应6h可以得到深蓝色的立方相的ITO粉体,TEM图表明,该粉体为四方状的结晶完好的纳米微粒,粉体的粒径为~60nm。溶剂热反应温度低于250℃或反应时间低于6h时得到的粉体结晶性较差、脱水不完全。同时通过XRD分析,发现在共沉淀pH值较低时不利于In3+和Sn4+粒子的同步沉淀。在掺杂不同SnO2量时,反应得到的样品均为结晶良好的ITO粉体,即使SnO2掺杂比为15%时也没有Sn的峰出现,说明Sn能很好的掺杂进入In2O3。采用XPS对ITO结构中元素的结合状态进行了分析。结果表明,ITO中Sn从+4价向低氧化态方向偏移,氧原子也并不是简单地与In3+和Sn4+结合成键,而是存在复杂的电子偏移。ITO具有禁带宽、载流子浓度高的特征,二者的结合使ITO具有优良的导电性能和光学性能。该方法制备的ITO粉体的电阻率可达0.06Ω·cm,同时具有良好的吸波性能,样品的最大吸收可达-32dB,吸收频率小于-10dB的范围宽度可达2.4GB。本论文同时对溶剂热法合成纳米ITO粉体的生长机理进行了简要探讨。
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