锑掺杂氧化锡纳米颗粒及其分散体的制备与性能研究

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锑掺杂氧化锡(ATO)纳米颗粒具有浅色透明性、良好的导电性、化学稳定性和耐候性,将其作为导电功能材料添加到透明的涂料或膜中,制备出具有高可见光透过率的功能复合材料,可应用于特殊的光学材料、导电和防静电器件或容器中。为了得到高导电性的ATO纳米颗粒,传统的共沉淀法中煅烧温度要高于500℃、水热法中水热温度要高于260℃。但经过高温处理后,ATO纳米颗粒的分散性明显变差,将其添加到有机体系中,容易导致材料透明度的下降,因此制备同时具有良好导电性和分散性的ATO纳米颗粒已经成为光电材料领域研究的热点之一。论文分别采用水热法和溶剂热法制备了ATO纳米颗粒及其透明分散体,研究了制备方法及改性工艺条件对ATO纳米颗粒形貌、分散性能和导电性能的影响。得到主要的创新点和研究结果如下:1.以SnCl4·5H2O和SbCl3为原料,在较低的水热温度下制备了具有良好导电性的ATO纳米颗粒,并考察了掺杂量、水热温度、水热时间等制备工艺条件对ATO纳米颗粒的粒径和导电性能的影响,确定了适宜的制备工艺参数:锑的掺杂量约为10mol%,水热温度为220℃,水热时间为16h,在此条件下制备的ATO颗粒粒径为4~10nm,电阻率为36Ω·cm。2.采用溶剂热法制备了ATO纳米颗粒,研究了溶剂种类对ATO纳米颗粒的粒径和导电性能的影响,实验结果表明以1,4丁二醇为溶剂制备的ATO颗粒的电阻率为162Ω·cm,小于以乙醇、乙二醇和苯甲醇为溶剂制备的ATO纳米颗粒的电阻率。3.在ATO纳米颗粒的制备过程中分两步添加表面活性剂,对其进行原位改性和后包覆,制备得到ATO透明分散体。考察了表面活性剂的种类和用量对ATO纳米颗粒导电性和分散稳定性的影响,确定了适宜的表面活性剂种类和添加量以及制备工艺条件。在适宜条件下制备的ATO分散体具有一定的透明度,分散体中颗粒的二次粒径为10-40nm,电阻率约为100Ω·cm。
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