掺锑氧化锡导电复合材料的性能研究

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掺锑氧化锡(ATO)纳米粉体具有良好的电学性能、光学性能,优异的抗腐蚀性和热稳定性,在平板显示器、电致变色功能转换薄膜、气敏元件、太阳能电池等领域广泛应用,具有非常广阔的市场前景。本论文主要研究Sb掺杂SnO2导电粉和包覆型复合导电粉的制备工艺和导电机理。分别采用水热法和共沉淀法,以结晶四氯化锡和三氯化锑为主要原料,制备了掺杂的氧化锡和包覆型复合导电粉。利用电化学工作站研究粉体的导电性能,并利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、傅里叶光谱(FTIR)等手段对导电粉体进行表征;研究了掺杂前后SnO2材料导电性能与材料结构、形貌之间的关系。通过改变水热过程中Sb掺杂量、水热反应温度及热处理温度等研究了ATO粉体的形成工艺及其对粉体电阻率的影响。ATO粉体的最佳制备工艺为:Sb掺杂量为5%,180°C水热反应2h,900°C热处理2h;电阻率为2.5×103Ω·cm,ATO颗粒平均粒径为60.9nm。采用共沉淀法制备ATO包覆TiO2(SST)复合导电粉体材料,通过对水解温度、反应pH及热处理温度等因素的考察,研究ATO包覆TiO2材料的晶体结构、形貌以及电阻率的影响。在Sn/Ti摩尔比为0.5,pH为2,水解温度为70°C,500°C热处理2h的条件下,粉体的电阻率为2.546×103Ω·cm;SST粉体为核壳结构,表层ATO颗粒的晶粒大小为25nm。采用共沉淀法制备了以空心微球为基核的ATO复合材料(SSH),研究了SnO2/HGS质量比,热处理温度对SSH复合材料晶体结构、形貌及电阻率的影响;并探讨了包覆核壳结构的形成机理。ATO颗粒在微球表面均匀包覆,表面包覆层厚度为100nm。
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