氟磷共掺杂二氧化锡(FPTO)导电材料的制备及性能研究

摘要

具有宽禁带半导体特性的二氧化锡，经过掺杂元素后，具有优异的电学及光学性能，其熔点高、颜色浅、抗氧化能力高、耐酸碱、毒性小等优点广泛地应用于导电\防静电材料、电池电极材料、电磁屏蔽、太阳能薄膜电池、隔热材料等众多领域中。但其存在问题之一----导电性不够优异，因此需进一步提高氧化锡基导电材料的导电性。目前对于氧化锡基导电材料的研究主要在于单元素掺杂，而双掺杂鲜有研究。本文采用溶胶-凝胶法制备氟磷共掺杂二氧化锡(FPTO)粉体及其透明薄膜材料，研究制备工艺条件对材料导电性能的影响，并从而确定出较适宜的制备工艺条件。
　　本研究主要内容包括：⑴以二水氯化亚锡(SnC12·2H2O)、无水乙醇(CH3CH2OH)、氢氟酸(HF)及磷酸(H3PO4)为原料，利用溶胶-凝胶法制备出导电性良好的FPTO粉体材料，研究了掺杂量、水浴温度、水浴时间、煅烧温度等制备工艺条件对FPTO导电性能的影响，确定了较适宜的制备工艺参数:掺氟量约为15％，掺磷量约为25％， Sn浓度为0.4mol/L，水浴温度为70℃，水浴时间为4h，掺杂剂在水浴后两小时加入，煅烧温度为600℃，煅烧时间为2h，在此工艺条件下制备出FPTO粉体的颗粒粒径为10-30nm，圆球型，且粒度均匀，电阻率为0.113Ω·cm。⑵研究了溶胶-凝胶法制备FPTO薄膜的制膜工艺条件对膜面微观形貌的影响规律。获得较适宜的制膜工艺条件为:基底经过强酸碱处理，转速为2000r/min，涂膜次数为10次，溶胶浓度0.67mol/L，煅烧升温程序:室温至300℃，0.25℃/min;300-500℃，5℃/min。但得到的薄膜微观形貌仍连续性不足，部分脱落。最佳工艺条件下所得薄膜方块电阻在104Ω/，可见光透过率在70-80％。导电性未达到可商业化应用的目标，究其原因主要在于薄膜微观连续性差，因此建议今后重点对制膜薄膜的工艺条件进行进一步探索。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 导电材料

1．2．1 碳系导电材料

1．2．2 金属类

1．2．3 结构型高分子类

1．2．4 复合导电材料

1．2．5 金属氧化物系导电材料

1．3 SnO2的结构和性能

1．3．1 SnO2的微观结构

1．3．2 掺杂SnO2的导电机理

1．4 掺杂SnO2制备方法

1．4．1 掺杂SnO2导电纳米粉体的制备方法

1．4．2 掺杂SnO2透明导电薄膜的制备方法

1．5 掺杂SnO2导电材料的应用

1．6 论文选题目的及意义

第二章 FPTO粉体材料的制备及其导电性能的研究

2．1 实验原料及仪器

2．2 实验流程

2．2．1 实验的反应机理

2．2．2 实验步骤流程及方案

2．3 分析与表征

2．4 结果与讨论

2．4．1 制备工艺条件对FPTO粉体材料导电性能的影响

2．5 FPTO粉体导电材料的微观结构及性能

2．6 本章小结

第三章 溶胶-凝胶法制备FPTO薄膜材料

3．1 实验原料及设备

3．2 实验流程

3．3 分析与表征

3．4 结果与讨论

3．4．1 制备工艺条件对FPTO薄膜材料形貌的影响

3．4．2 FPTO薄膜的微观形貌及性能

3．5 本章小结

第四章 结论与展望

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

致谢

作者及导师简介