锡基氧化物纳米晶的可控制备和红外性能研究

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金属氧化物纳米半导体材料具有优异的性能和广泛的应用,是纳米材料科学研究领域的热点。本文以锡基纳米氧化物为研究对象,以玻璃窗节能为目的,探索氧化锡锑和氧化铟锡纳米晶的可控制备方法,研究掺杂量、载流子浓度以及晶粒尺寸与纳米晶红外性能的关系,为锡基氧化物纳米晶及其复合薄膜在透明隔热领域中的应用奠定一定的基础。  采用一步溶剂热法合成出可以分散于各种非极性溶剂中的Sb掺杂SnO2纳米晶,分析了Sb的掺杂量对于SnO2纳米晶结构和光学性能的影响。发现Sb的掺杂可以显著增加SnO2纳米晶的自由电子浓度,ATO纳米晶的红外吸收随Sb掺杂量的增加而增强,吸收的最大值移向短波方向,ATO纳米晶薄膜具有优异的红外阻隔性能。  采用电化学沉积结合煅烧法制备出分散性良好的ITO纳米晶,发现退火处理增加了纳米晶中的自由电子浓度,吸收边发生蓝移,随着退火温度的升高,ITO纳米晶的光学带隙增加。退火的ITO纳米晶近红外吸收先增大后减小且吸收最大值随着退火温度的升高移向短波方向,而近红外反射率则先减小后缓慢增大,最大反射率为10%。氮气气氛退火处理可以获得更好的红外阻隔性能。  采用溶剂热法制备了不同尺寸的ITO纳米晶,系统研究了制备工艺参数对纳米晶结构和尺寸的影响,分析了形成高导电ITO纳米晶的机理,着重讨论了纳米晶尺寸与其电学性能和红外反射性能的关系,发现随着尺寸的增加,ITO纳米晶电阻率逐渐降低,而红外反射率明显增强。
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