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氧化铟锡(ITO)具有优异的高电导和高可见光透光率性质,已广泛应用于透明导电氧化物(TCO)薄膜材料。有关ITO材料的研究,大多集中于其高载流子浓度导致的高电导性质。虽然ITO纳米粉体由于其高载流子浓度,因此具有高的近红外吸收特性,作为热阻隔材料有应用潜力,但,ITO热阻隔材料的相关研究,主要是成膜工艺、膜层性能等方面;而对于关键的基础问题,即,ITO纳米粉体材料的基础问题,尤其是等离子共振(SPR)吸收特性方面的研究尚缺。等离子共振吸收的影响因素,理论上虽然给出了指导,但,针对ITO纳米粉体,如何控制其等离子共振吸收峰,相关的机理和模型等方面,少有研究。 本文采用共沉淀法和溶剂热法,以廉价的InCl3·4 H2O、SnCl4·5 H2O为原料,合成了具有高红外吸收性能的ITO纳米粉体;通过SEM、XRD、XPS、UV-Vis-NIR等分析,对其结构和形貌进行了表征,并着重研究了煅烧气氛、煅烧温度、Sn含量、溶剂种类对ITO纳米粉体的等离子体共振吸收特性的影响,讨论了主要的影响因素及可能的机理;通过共混法,制备ITO透明隔热涂料,评价了透明膜层的透光率及红外阻隔率。 结果表明,(1)对于共沉淀制备方法,使用单一气氛煅烧时,氧化气氛(空气)下,SPR吸收峰位于2500 nm;而还原气氛(氩气与5 vol%氢气的混合气体)下,SPR吸收峰位于1300 nm;随煅烧温度变化,SPR吸收波长没有改变,载流子浓度ne也相应的没有改变。然而,实验发现,先经过600℃氧化气氛煅烧后,再经还原气氛煅烧,ITO纳米粉体的SPR吸收峰,位于1200nm至1430nm范围,随加热温度的升高发生蓝移,即,在上述工艺条件下,ITO纳米粉体的SPR吸收峰可控可调;这实验发现,对ITO纳米粉体作为近红外阻隔材料的应用有指导意义。XPS分析表明,随还原气氛煅烧温度的提高,氧空位浓度变化不明显,其对于载流子浓度的影响很小,几乎可以忽略。ITO载流子浓度主要取决于Sn-O复合结构的结合程度。(2)随着Sn含量的升高,ITO纳米粉体的SPR吸收峰先蓝移后红移。当Sn含量小于8%时,随着Sn含量的升高,载流子浓度提高;而当锡含量大于8%时,由于部分Sn成为电子陷阱,降低了载流子浓度。(3)对于溶剂热制备方法,研究了溶剂种类、温度对ITO纳米粉体SPR吸收峰的影响。溶剂热反应中,由于不同溶剂的还原性、粘度不同,对ITO纳米粉体的还原程度不同,导致ITO纳米粉体的载流子浓度不同,等离子共振吸收峰也有所不同。290℃溶剂热时,使用甲醇、乙醇、乙二醇溶剂,制备的ITO结晶度较高。而使用异丙醇和丁醇溶剂,制备的ITO结晶度较低。ITO纳米粉体的生长过程为:In(OH)3→InOOH→In2O3。(4)尝试以共混法制备ITO透明隔热涂层,当ITO含量为7%时,可见光透光率为83.90%,比空白玻璃仅降低6.60%;红外光透光率仅为41.80%,与空白玻璃相比,红外隔绝率超过40%。在保证高可见光透光率的同时,具有良好的隔热功能;ITO纳米粉体作为热阻隔材料,呈现了在建筑、交通领域的应用前景。