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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

吴硕  
【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。


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