專利名稱：一種銻摻雜氧化錫納米孔透明導電膜的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于銻摻雜氧化錫納米孔透明導電膜的制備領域，特別是涉及一種銻摻雜氧化錫納米孔透明導電膜的制備方法。
背景技術：
隨著科學技術、計算機硬件和各種電子產(chǎn)品的迅速發(fā)展和普及，材料技術、通信技術、人工智能、生物學及其他先進技術的成功結合使氧化錫透明導電膜更具有時尚、實用、功能性。目前二氧化錫透明導電膜主要應用于薄膜太陽電池，如非晶硅太陽電池、碲化鎘/硫化鎘太陽電池、染料敏化納米電化學太陽能電池，還用于液晶顯示器件、場致發(fā)光器件、光傳感器等光電器件的透明電極，作為透明電阻，用于飛機、汽車燈的除霜玻璃窗，作為鈉 燈燈泡鍍層，起增強發(fā)光效率的作用，作為玻璃光導纖維的鍍層，可增加隔離效果。銻摻雜氧化錫具有高導電性、高透光率、高紅外反射率、高紫外吸收率、耐高溫、抗腐蝕、機械穩(wěn)定性好等特異的光學、電學、熱學性能，并且銻元素不屬于稀有金屬，具有最優(yōu)的性價比，因此，關于銻摻雜氧化錫的研究開發(fā)受到了廣泛關注。銻摻雜氧化錫作為透明導電膜材料，其制備和應用研究在國內外相當廣泛。ATO透明導電膜在太陽能電池、智能窗、電致變色材料、靜電塑料、化纖、高分子膜、顯示器用防輻射抗靜電薄膜材料，紅外吸收隔熱材料、氣敏元件、電極材料等方面得到了廣泛的應用，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦蛯щ姴牧?。銻摻雜氧化錫透明導電膜的制備方法很多如熱噴涂、化學氣相沉積、真空濺射等。近年來溶膠-凝膠制備技術弓I人注目，與其他方法相比，溶膠-凝膠技術制備銻摻雜氧化錫透明導電膜具有組成均勻、成本低廉、可大面積成膜等優(yōu)點。目前，溶膠-凝膠法合成摻銻氧化錫薄膜的方法主要有兩種一種通過錫的醇鹽的水解聚合形成溶膠。這種方法避免了雜質的引入但前驅體成本較高且溶液穩(wěn)定性不夠好。另一種方法是由四氯化錫或二氯化錫醇溶液加入堿生成沉淀，然后通過膠溶作用成為二氧化錫溶膠，再由該溶膠成膜。

發(fā)明內容
發(fā)明目的針對上述現(xiàn)有存在的問題和不足，本發(fā)明的目的是提供了一種銻摻雜氧化錫納米孔透明導電膜的制備方法，該方法簡單，成本低，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)所得銻摻雜氧化錫納米孔透明導電膜結構致密，包覆均勻，且具有良好的可見透光性和導電性。技術方案為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術方案一種銻摻雜氧化錫納米孔透明導電膜的制備方法，包括以下步驟a、稱取摩爾比為I 16:100的銻鹽和錫鹽，并溶于無水乙醇山、然后加入占錫鹽摩爾百分比為0. 5 4%的表面活性劑，調節(jié)pH值，得到澄清溶液；c、通過提拉法在玻璃上鍍膜，得到導電膜玻璃；d、上述導電膜玻璃在70 120°C下干燥0. 5 2h后，并在80 140°C熱蒸汽中結晶反應I 8h ;e、結晶完成后的導電膜玻璃，在400°C下焙燒I 4h，得到高度有序透明銻摻雜氧化錫納米孔導電膜。作為優(yōu)選，所述銻鹽為氯化銻、硝酸銻或硫酸銻。作為優(yōu)選，所述錫鹽為無水氯化錫、硝酸錫或硫酸錫。作為優(yōu)選，所述玻璃為普通玻璃或超白玻璃。作為優(yōu)選，步驟c所述提拉法在提拉機作用下，玻璃的下降和上升速度為6到20mm/S之間，在溶液中停滯時間為20S到60S之間，并且控制提拉機的相對濕度為5到50%，鍍膜的重復次數(shù)介于I到10次之間。有益效果與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點得到的高度有序透明銻摻雜氧化錫納米孔導電膜電導率為3. 54X 10+1. 02 X 10-3S/cmo運用熱蒸汽處理法得到結構高度有序透明的銻摻雜氧化錫納米孔導電膜，提高透明納米孔導電膜的結構有序性、導電膜納米粒子的尺寸均一性、摻雜元素的分散均勻性，以及良好的熱穩(wěn)定性，從而得到更加優(yōu)良的導電性能，進而得到低能耗、低成本，且具有良好光學性能的導電玻璃。


圖I為本發(fā)明制備的導電膜掠入射小角X衍射圖(GISAXS)圖；其中圖IA為熱蒸汽處理后導電膜的GISAXS圖，圖IB為400°C處理后導電膜的GISAXS 圖2為本發(fā)明制備的導電膜在不同處理條件下的廣角XRD衍射 圖3為400°C條件下焙燒后的導電膜的透射電鏡(TEM)圖，以及電子選取衍射圖(SAED)。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領域技術人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。實施例I
在室溫下，稱取0. 14g三氯化銻和0. 9896g四氯化錫，溶解于無水乙醇中，加入0. 4836g的表面活性劑F127，然后加入I. 92ml濃鹽酸，混合均勻得到澄清溶液。將超聲清洗的2mm之間厚的玻璃放在提拉機的夾子上，固定玻璃。啟動提拉機，玻璃的下降和上升速度為IOmm/S，在溶液中停滯時間為30S，并且控制提拉機的相對濕度為10%，鍍膜的重復次數(shù)為5次。上述新制備的導電膜玻璃100°C干燥2h，將干燥后的導電膜玻璃放入120°C熱蒸汽中結晶反應8h。結晶反應完成后，400°C條件下焙燒4h，得到高度有序透明銻摻雜氧化錫納米孔導電膜。圖I為薄膜不同溫度處理條件下的GISAXS圖，熱蒸汽處理后的導電薄膜具有良好的有序性，不僅一次結構有序，而且二次結構也同樣有序，如圖IA所示；當400°C條件下焙燒4h后，導電膜的結構有序性沒有被破壞，在焙燒的過程中薄膜內的表面活性劑被去除，導電膜的二次結構衍射增強，如圖IB所示。圖2為薄膜不同溫度處理條件下的寬角X射線衍射圖，結果表明，氧化錫為四方金紅石結構，衍射峰明顯，由Scherrer公式對薄膜粒子(100)晶面計算得到熱蒸汽處理后的薄膜和400°C條件下焙燒4h后的晶粒尺寸分別為2和7nm。圖3為薄膜的透射電鏡照片，納米粒子粒徑為7nm左右，與XRD得到的結果一致。薄膜的結構有序，納米孔沿著110晶面長程有序的排列，平均孔徑為Ilnm左右。電性能測試表明所制備的高度有序銻摻雜氧化錫透明納米孔導電膜的導電率為3.6X10_4 S/cm。實施例2
在室溫下，稱取0. 19g三硝酸化銻和1.4067g四硝酸化錫，溶解于無水乙醇中，加入0. 4836g的表面活性劑F127，然后加入I. 92ml濃鹽酸，混合均勻得到澄清溶液。將超聲清洗的2mm之間厚的玻璃放在提拉機的夾子上，固定玻璃。啟動提拉機，玻璃的下降和上升速度為10mm/S，在溶液中停滯時間為30S，并且控制提拉機的相對濕度為10%，鍍膜的重復次數(shù)為5次。上述新制備的導電膜玻璃100°C干燥2h，將干燥后的導電膜玻璃放入120°C熱蒸汽中結晶反應8h。結晶反應完成后，400°C條件下焙燒4h，得到高度有序透明銻摻雜氧化錫納米孔導電膜。薄膜的X射線衍射圖，結果表明，氧化錫為四方金紅石結構，衍射峰明顯，由Scherrer公式對薄膜粒子(100)晶面計算得到晶粒尺寸為5_10nm。薄膜的透射電鏡照片，納米粒子粒徑為6nm左右，與XRD得到的結果基本一致。薄膜的結構有序,納米孔沿著110 晶面長程有序的排列。電性能測試表明所制備的高度有序銻摻雜氧化錫透明納米孔導電膜的導電率為9. 6 X 1(T4 S/cm。實施例3
在室溫下，稱取0. 16g三硫酸化二銻和I. 3313g硫酸化錫，溶解于無水乙醇中，加入0. 4836g的表面活性劑F127，然后加入I. 92ml濃鹽酸，混合均勻得到澄清溶液。將超聲清洗的2mm厚的玻璃放在提拉機的夾子上，固定玻璃。啟動提拉機，玻璃的下降和上升速度為10mm/S，在溶液中停滯時間為30S，并且控制提拉機的相對濕度為10%，鍍膜的重復次數(shù)為5次。上述新制備的導電膜玻璃100°C干燥2h，將干燥后的導電膜玻璃放入120°C熱蒸汽中結晶反應8h。結晶反應完成后，400°C條件下焙燒4h，得到高度有序透明銻摻雜氧化錫納米孔導電膜。薄膜的X射線衍射圖，結果表明，氧化錫為四方金紅石結構，衍射峰明顯，由Scherrer公式對薄膜粒子(100)晶面計算得到晶粒尺寸為5_10nm。薄膜的透射電鏡照片，納米粒子粒徑為5nm左右，與XRD得到的結果基本一致。薄膜的結構有序，納米孔沿著110晶面長程有序的排列。電性能測試表明所制備的高度有序銻摻雜氧化錫透明納米孔導電膜的導電率為I. 02X10。S/cm。本發(fā)明的制備方法充分發(fā)揮溶膠凝膠的方法，通過化學方法配制膠體溶液，然后通過溶劑的蒸發(fā)及膠粒間的縮聚反應形成凝膠。在低溫下對凝膠進行蒸汽處理，使膠?？焖俎D變?yōu)榫Я?。這些晶粒具有納米級尺寸，平均粒徑為8nm左右,并且排列有序有利于電子的傳輸；本發(fā)明的制備工藝簡單，對設備的要求不高，易于工業(yè)化生產(chǎn)；本發(fā)明所得到的高度有序銻摻雜氧化錫透明納米孔導電膜的結構致密，納米孔排列長程有序，且具有良好的透光率和導電性。
權利要求
1.ー種銻摻雜氧化錫納米孔透明導電膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟 a、稱取摩爾比為I 16:100的銻鹽和錫鹽，并溶于無水こ醇； b、然后加入占錫鹽摩爾百分比為O.5 4%的表面活性剤，調節(jié)pH值，得到澄清溶液； C、通過提拉法在玻璃上鍍膜，得到導電膜玻璃； d、上述導電膜玻璃在70 120°C下干燥O.5 2h后，并在80 140°C熱蒸汽中結晶反應I 8h ; e、結晶完成后的導電膜玻璃，在400°C下焙燒I 4h，得到高度有序透明銻摻雜氧化錫納米孔導電膜。
2.根據(jù)權利要求I所述銻摻雜氧化錫納米孔透明導電膜的制備方法，其特征在于所述銻鹽為氯化銻、硝酸銻或硫酸銻。
3.根據(jù)權利要求I所述銻摻雜氧化錫納米孔透明導電膜的制備方法，其特征在于所述錫鹽為無水氯化錫、硝酸錫或硫酸錫。
4.根據(jù)權利要求I所述銻摻雜氧化錫納米孔透明導電膜的制備方法，其特征在于所述玻璃為普通玻璃或超白玻璃。
5.根據(jù)權利要求I所述銻摻雜氧化錫納米孔透明導電膜的制備方法，其特征在于步驟c所述提拉法在提拉機作用下，玻璃的下降和上升速度為6到20mm/S之間，在溶液中停滯時間為20S到60S之間，并且控制提拉機的相対濕度為5到50%，鍍膜的重復次數(shù)介于I到10次之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種銻摻雜氧化錫納米孔透明導電膜的制備方法，包括以下步驟稱取摩爾比為1～16:100的銻鹽和錫鹽，溶于無水乙醇；再加入占錫鹽摩爾百分比為0.5～4%的表面活性劑，調節(jié)pH值，得到澄清溶液；通過提拉法在玻璃上鍍膜，得到導電膜玻璃；接著在70～120℃下干燥0.5～2h后，在80～140℃熱蒸汽中結晶反應1～8h；結晶完成后的導電膜玻璃，在400℃下焙燒1～4h。本發(fā)明制備工藝簡單；且獲得的銻摻雜氧化錫納米孔導電膜電導率為3.54×10-4~1.02×10-3S/cm，在較低溫度下對凝膠進行蒸汽處理，使膠?？焖俎D變?yōu)榫Я?。這些晶粒具有納米級尺寸，平均粒徑為8nm左右，并且排列長程有序有利于電子的傳輸。
文檔編號C03C17/23GK102815872SQ201210328808
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權日2012年9月6日
發(fā)明者邵紹峰, 劉海洋, 劉峰, 賈艷剛 申請人:中電電氣(南京)太陽能研究院有限公司