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玻璃基（SnO_2：Sb）-（CeO_2-TiO_2）防静电与紫外线截止双功能薄膜的制备及表征

作　者: 吴硕
导　师: 赵青南
学　校: 武汉理工大学
专　业: 光电子及信息材料
关键词: 防静电截止紫外线水热反应溶胶-凝胶法 (Sb:SnO2)-（CeO2-TiO2）薄膜
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

具有防静电与紫外线截止功能的镀膜玻璃是一种可以用于建筑,汽车,博物馆的橱窗以及电子面板等领域的镀膜玻璃。其中锑掺杂氧化锡(ATO)粉体和Ce02-Ti02薄膜分别满足防静电和截止紫外的需求。首先利用水热反应法制备了锑掺杂氧化锡(ATO)粉末,研究了不同锑掺杂浓度、不同的水热反应温度和不同pH值对粉体结构和性能的影响；接着采用溶胶-凝胶提拉法制备了Ce02-TiO2紫外截止膜,分别研究了镀膜层数和Ce02掺量对Ce02-TiO2薄膜性能和表面形貌的影响,并对该膜进行了性能分析；最后将水热法合成的含ATO前驱体的溶液和Ce02-TiO2溶胶混合均匀,采用提拉法制备了ATO-(Ce02-Ti02)复合薄膜,研究了ATO掺量,掺杂层数对ATO-(Ce02-TiO2)复合薄膜的性能进行研究,得到以下结论：(1)选用SnCl4·5H2O和SbCl3为原料,制备了ATO粉体材料。当锑的掺量为3%,水热反应pH值取1,水热反应温度在180℃时,所制备的粉体性能最优,电阻率达到最小,为3.93Ω·m。并且在一定掺杂范围内不影响Sn02晶型,仍为四方相金红石结构。在180℃的低温下水热反应2h,对设备的要求低,更容易实现工业化。(2)Ce(NO3)3·6H2O和Ti(OC4H9)4作为原料制备了紫外截止性能优良的Ce02-TiO2薄膜。当Ce/Ti=1：1(摩尔比)时,得到的CeO2-TiO2薄膜紫外截止能力最强。随着膜层的厚度增加,形成的Ce-O-Ti的数量增加,能形成充分的杂质能级,并使价带上接受电子的能力增加,同时更容易迫使电子跃迁到导带,使吸收边和截止边出现红移现象,紫外线截止能力增强。当Ce/Ti=1：1(摩尔比)时,薄膜表面质量良好,增加Ce02的掺量,薄膜表面粗糙度逐渐增加,可见光透过率有所下降；当镀膜层数达到5层时,薄膜在热处理过程中开裂。(3)采用溶胶-凝胶提拉法成功制备了ATO-(Ce02-Ti02)复合双功能薄膜,样品的紫外线截止率随ATO掺量的增加有略微下降(10%：85.9%,30%：86.74%,40%：86.12%,50%：85.56%),对可见光透过率影响不大。ATO-(CeO2-TiO2)复合薄膜中有Sn02晶体,低温下由于晶粒粒径过小,发育不完全而无明显特征峰,提高热处理温度,可以明显看到Sn02薄膜的物相结构为四方相金红石结构。随着ATO添加量的增加,薄膜表面电阻率迅速下降,薄膜中形成导电通路,当ATO粉体添加量达到15%时,到达临界点(R=1.67*104Ω),此时静电消失。(4)采用水热反应制备的ATO前驱体溶液直接与Ce02-TiO2混合,能使ATO粉体均匀分散到Ce02-TiO2溶胶中,得到的薄膜表面组成均匀度高,反应过程易于控制。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-26
  1.1 绿色镀膜玻璃概述  11
  1.2 防静电镀膜玻璃  11-16
    1.2.1 镀膜玻璃防静电原理  12
    1.2.2 防静电镀膜玻璃的种类  12-15
    1.2.3 ATO粉体的制备方法  15-16
  1.3 防紫外线玻璃  16-24
    1.3.1 紫外截止原理  17-18
    1.3.2 CeO_2-TiO_2薄膜国内外研究现状  18-19
    1.3.3 薄膜的制备方法  19-24
  1.4 论文的意义及主要内容  24-26
第2章实验部分  26-34
  2.1 实验装置和试剂  26-27
    2.1.1 实验装置  26
    2.1.2 实验试剂  26-27
  2.2 玻璃清洗  27
  2.3 样品制备  27-31
    2.3.1 SnO_2:Sb粉体的制备  27-28
    2.3.2 CeO_2-TiO_2溶胶及薄膜的制备  28-29
    2.3.3 ATO掺杂钛铈氧化物薄膜的制备  29-31
  2.4 试样结构与性能的分析测试方法  31-34
    2.4.1 电阻率测量  31-32
    2.4.2 粉体差示扫描量热分析(DSC-TG)  32
    2.4.3 粉体与薄膜结构测定  32-33
    2.4.4 薄膜表面形貌的测定  33
    2.4.5 光学性能的测定  33-34
第3章 SnO_2:Sb粉体的结构与性能的表征  34-46
  3.1 Sb掺杂量对粉体的影响  34-37
    3.1.1 实验参数  34
    3.1.2 锑掺杂量对粉末的电学性能的影响  34-36
    3.1.3 锑掺杂量对粉末结构和粒径的影响  36-37
  3.2 不同水热反应温度对粉体的影响  37-39
    3.2.1 实验参数  37
    3.2.2 水热反应温度对粉末的电学性能的影响  37-38
    3.2.3 水热反应温度对粉末结构和粒径的影响  38-39
  3.3 不同PH值对粉体的影响  39-42
    3.3.1 实验参数  39-40
    3.3.2 pH值对粉体结构和粒径的影响  40-41
    3.3.3 pH值对粉体的电学性能的影响  41-42
  3.4 前驱体粉体热分析  42-44
    3.4.1 实验参数  42
    3.4.2 热处理温度对粉体电学性能的影响  42-43
    3.4.3 样品的差热分析  43-44
    3.4.4 前驱体粉体样品热处理前后的结构分析  44
  3.5 本章结论  44-46
第4章 CeO_2-TiO_2薄膜的结构及性能表征  46-51
  4.1 不同Ce:Ti摩尔比对薄膜试样的影响  46-48
    4.1.1 实验参数  46
    4.1.2 不同Ce:Ti摩尔比对薄膜紫外-可见透过率的影响  46-47
    4.1.3 不同Ce:Ti摩尔比对薄膜表面形貌的影响  47-48
  4.2 不同薄膜厚度对薄膜试样的影响  48-50
    4.2.1 实验参数  48
    4.2.2 不同薄膜厚度对薄膜紫外-可见透过率的影响  48-49
    4.2.3 不同薄膜厚度对薄膜表面形貌的影响  49-50
  4.3 本章结论  50-51
第5章 ATO粉体掺杂钛铈氧化物薄膜的制备与表征  51-59
  5.1 ATO掺杂量对薄膜性能的影响  51-55
    5.1.1 实验参数  51
    5.1.2 ATO掺杂量对薄膜紫外-可见透过率的影响  51-52
    5.1.3 ATO掺杂量对薄膜结构的影响  52-53
    5.1.4 ATO掺杂量对薄膜抗静电性能的影响  53-54
    5.1.5 ATO掺杂量对薄膜表面形貌的影响  54-55
  5.2 薄膜厚度对薄膜性能的影响  55-58
    5.2.1 实验参数  55
    5.2.2 薄膜厚度对薄膜紫外-可见透过率的影响  55-56
    5.2.3 薄膜厚度对薄膜抗静电性能的影响  56-57
    5.2.4 薄膜厚度对薄膜表面形貌的影响  57-58
  5.3 本章结论  58-59
第六章结论  59-61
参考文献  61-64
致谢  64-65
研究生期间发表的论文  65

玻璃基（SnO_2：Sb）-（CeO_2-TiO_2）防静电与紫外线截止双功能薄膜的制备及表征

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