溶胶-凝胶法制备玻璃表面SiO2基疏尘薄膜

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二氧化锡(SnO2)是一种双电离氧空位的n型半导体材料,具有良好的光电性能、稳定性好、成本低、环保等特点,在抗静电薄膜、透明导电电极、隔热薄膜、气敏传感器等应用。本论文基于抗静电薄膜在玻璃上的应用,研究了玻璃表面SiO2基疏尘薄膜的制备及其组织和性能。通过溶胶-凝胶浸渍提拉法制备了SnO2-SiO2薄膜、ATO-SiO2薄膜和SiO2/ATO-SiO2双层薄膜。采用一系列的表征手段,如X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-VIS-NIR)、霍尔效应测试仪和落灰实验,研究了Sn/Si摩尔比对SnO2-SiO2薄膜组织及性能的影响、Sb掺杂对SnO2-SiO2薄膜组织和性能的影响和SiO2层对ATO-SiO2薄膜组织和性能的影响。主要的研究结果如下:(1)Sn/Si摩尔比对SnO2-SiO2薄膜组织及性能的影响。纯SiO2薄膜为无定型结构,SnO2-SiO2薄膜为四方金红石结构。随着Sn/Si摩尔比的增加,SnO2-SiO2样品的结晶度提高,平均晶粒尺寸增加。方块电阻持续下降。透过率先减小后增加再减少。疏尘性能基本呈增强的趋势,具有良好疏尘效果,最佳为50%。综合考虑,本论文选用Sn/Si摩尔比为1.50的SnO2-SiO2薄膜。(2)Sb掺杂对SnO2-SiO2薄膜组织和性能的影响。Sb掺杂未改变SnO2-SiO2样品的晶相,仍为四方金红石结构,没有新相的生成。随着Sb掺杂浓度的增加,ATO-SiO2薄膜的颗粒尺寸先减少后增加再略有减小。透过率降低。方块电阻先减小后增加。疏尘性能先增强后降低,优于SnO2-SiO2薄膜。当Sb掺杂浓度为12 mol%时,方块电阻最小,为4.64×106W/□,疏尘效果最好,达到64%。(3)SiO2层对ATO-SiO2薄膜组织和性能的影响。SiO2/ATO-SiO2双层薄膜的三维表面形貌受SiO2基层的影响,呈柱状结构生长。透过率、疏尘性能优于单层ATO-SiO2薄膜。随着SiO2基层薄膜碱性催化剂的增加,SiO2/ATO-SiO2薄膜的粗糙度显著增加。方块电阻先降低后增加。透过率先增加后减小。B-2/ATO-SiO2薄膜的方块电阻最小,疏尘性能最好,透过率最高,为86.952%。
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