本發(fā)明涉及一種制備氧化銻薄膜的方法，特別是一種原位制備氧化銻薄膜的方法。
背景技術(shù)：
氧化銻是一種重要的半導(dǎo)體材料，具有一系列獨(dú)特的物化性質(zhì)，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，如作為橡膠、塑料以及織布產(chǎn)品的阻燃劑、催化劑、氣體傳感器和鋰離子電池的填料、玻璃的澄清劑、電催化材料等。
根據(jù)材料的用途和適用范圍的差異，往往對(duì)合成材料的形貌有所特定要求。過(guò)去的十年中，氧化銻多以粉體的形式生產(chǎn)制備，特別是納米氧化銻材料，已經(jīng)成功合成出納米棒、納米管、納米帶、納米線和空心球等多種形貌的微納材料。合成方法主要包括微乳液法、水熱或溶劑熱法、沉淀法、氣相沉淀法、氣固法、電化學(xué)法、生物合成法等溶液法。
但是，目前針對(duì)于氧化銻薄膜制備的方法及技術(shù)相對(duì)較少，特別是在低溫常壓、不添加任何表面活性劑或催化劑的條件下，在襯底上原位制備氧化銻的技術(shù)幾乎還是空白。
原位制備技術(shù)是一種廣泛采用的在各種材質(zhì)襯底上制備無(wú)機(jī)薄膜的技術(shù)，其具有試驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低廉，節(jié)省能源，在平整表面和不規(guī)則表面均能較大面積成膜，其易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。但是，還未有成功采用原位生長(zhǎng)制備技術(shù)在各種不同襯底上制備氧化銻薄膜的報(bào)道。因此，有必要開(kāi)發(fā)一種反應(yīng)溫和的原位生長(zhǎng)制備氧化銻薄膜的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于，提供一種原位制備氧化銻薄膜的方法。本發(fā)明彌補(bǔ)了氯化銻薄膜原位生長(zhǎng)的技術(shù)缺失，實(shí)現(xiàn)了在低溫常壓下制備氯化銻薄膜，且具有所用設(shè)備簡(jiǎn)單，生長(zhǎng)速率快，在平整表面和不規(guī)則表面均能大面積成膜的特點(diǎn)，且具有能耗低，成膜均一性好，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的特點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案：一種原位制備氧化銻薄膜的方法，是將基片浸沒(méi)于三氯化銻、三乙醇胺和氫氧化鈉配成的前驅(qū)體溶液中，使基片表面原位生成氧化銻前驅(qū)體薄膜，而后將氧化銻前驅(qū)體薄膜干燥，焙燒，即得。
前述原位制備氧化銻薄膜的方法，包括如下步驟：
（1）將三乙醇胺加入濃度為0.01-10mol/L的氯化銻溶液中并攪拌充分，最后加入調(diào)節(jié)液調(diào)節(jié)溶液pH至8-12.5，得到澄清透明的氧化銻前驅(qū)體溶液；
（2）將基片浸入到步驟（1）配制的前驅(qū)體溶液中，將反應(yīng)容器置于水浴鍋中，在40-100℃溫度下反應(yīng)0.1-100h，而后取出基片用去離子水清洗干凈，烘干，在100-1000℃下空氣氣氛中進(jìn)行焙燒0.5-10h，得到氧化銻薄膜。
前述原位制備氧化銻薄膜的方法，所述步驟（1）中，是將三乙醇胺加入濃度為4-6mol/L的氯化銻溶液中。
前述原位制備氧化銻薄膜的方法，所述調(diào)節(jié)液為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
前述原位制備氧化銻薄膜的方法，所述步驟（1）中是將溶液pH值調(diào)節(jié)至9-10。
前述原位制備氧化銻薄膜的方法，所述步驟（2）中，是將基片浸入到前驅(qū)體溶液中，將反應(yīng)容器置于水浴鍋中，在65-75℃溫度下反應(yīng)0.5-4h，而后取出基片用去離子水清洗干凈，烘干，在400-550℃下空氣氣氛中進(jìn)行焙燒3-5h，得到氧化銻薄膜。
前述的原位制備氧化銻薄膜的方法，步驟（2）所述的焙燒方法是以2-15℃/min的升溫速度進(jìn)行升溫。
前述的原位制備氧化銻薄膜的方法，所述基片為FTO導(dǎo)電玻璃、ITO導(dǎo)電玻璃或金屬基片。
前述的原位制備氧化銻薄膜的方法，所述金屬基片為銅、鋁或鋼。
前述的原位制備氧化銻薄膜的方法，所述基片在浸沒(méi)于前驅(qū)體溶液之前需依次經(jīng)過(guò)丙酮、無(wú)水乙醇和去離子水和超聲清洗，然后干燥后待用。
本發(fā)明的有益效果：
1、根據(jù)申請(qǐng)人研發(fā)團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期摸索，原位制備氯化銻薄膜的技術(shù)難點(diǎn)及關(guān)鍵點(diǎn)在于趨于過(guò)飽和度的澄清前驅(qū)體溶液的配制，為避免氧化銻薄膜不是簡(jiǎn)單的由沉淀物堆積而成，實(shí)現(xiàn)其在各種基底表面原位生長(zhǎng)，本發(fā)明通過(guò)加入適量的三乙醇胺，并控制反應(yīng)溫度和pH值，讓三乙醇胺先與Sb3+生成絡(luò)合物，讓Sb3+以絡(luò)合物的形式儲(chǔ)存起來(lái)，在一定條件下保持溶液中Sb3+濃度的穩(wěn)定，防止Sb3+與OH-直接在溶液中發(fā)生反應(yīng)，生成顆粒狀沉淀，通過(guò)調(diào)節(jié)合適的反應(yīng)條件，讓Sb3+逐漸析出參與反應(yīng)，在基底上原位生長(zhǎng)納米薄膜；
2、本發(fā)明在低溫常壓、不添加任何表面活性劑或催化劑的條件下，在襯底上原位制備氧化銻，簡(jiǎn)化了氯化銻薄膜制備的工藝，降低了制造成本；
3、本發(fā)明方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單，生長(zhǎng)速率快，在平整表面和不規(guī)則表面均能大面積成膜的優(yōu)點(diǎn)，因而能耗低，成膜均一性好，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，具有良好的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明限制的依據(jù)。
本發(fā)明的實(shí)施例
實(shí)施例1、一種原位制備氧化銻薄膜的方法，步驟如下：
（1）將三乙醇胺（按常規(guī)用量）加入濃度為5mol/L的氯化銻溶液中并攪拌充分，最后加入調(diào)節(jié)液調(diào)節(jié)溶液pH至9.5，得到澄清透明的氧化銻前驅(qū)體溶液；
（2）將FTO導(dǎo)電玻璃浸入到步驟（1）配制的前驅(qū)體溶液中，將反應(yīng)容器置于水浴鍋中，在70℃溫度下反應(yīng)3h，而后取出FTO導(dǎo)電玻璃用去離子水清洗干凈，烘干，在450℃下空氣氣氛中進(jìn)行焙燒4h，得到氧化銻薄膜。
步驟（2）所述的焙燒方法是以8℃/min的升溫速度進(jìn)行升溫。
所述FTO導(dǎo)電玻璃在浸沒(méi)于前驅(qū)體溶液之前需依次經(jīng)過(guò)丙酮、無(wú)水乙醇和去離子水和超聲清洗，然后干燥后待用。
實(shí)施例2、一種原位制備氧化銻薄膜的方法，步驟如下：
（1）將三乙醇胺（按常規(guī)用量）加入濃度為0.01-4mol/L的氯化銻溶液中并攪拌充分，最后加入調(diào)節(jié)液調(diào)節(jié)溶液pH至8-9，得到澄清透明的氧化銻前驅(qū)體溶液；
（2）將ITO導(dǎo)電玻璃浸入到步驟（1）配制的前驅(qū)體溶液中，將反應(yīng)容器置于水浴鍋中，在40-65℃溫度下反應(yīng)0.1-0.5h，而后取出ITO導(dǎo)電玻璃用去離子水清洗干凈，烘干，在100-400℃下空氣氣氛中進(jìn)行焙燒0.5-3h，得到氧化銻薄膜。
步驟（2）所述的焙燒方法是以2-5℃/min的升溫速度進(jìn)行升溫。
所述ITO導(dǎo)電玻璃片在浸沒(méi)于前驅(qū)體溶液之前需依次經(jīng)過(guò)丙酮、無(wú)水乙醇和去離子水和超聲清洗，然后干燥后待用。
實(shí)施例3、一種原位制備氧化銻薄膜的方法，步驟如下：
（1）將三乙醇胺（按常規(guī)用量）加入濃度為4-5mol/L的氯化銻溶液中并攪拌充分，最后加入調(diào)節(jié)液調(diào)節(jié)溶液pH至9-9.5，得到澄清透明的氧化銻前驅(qū)體溶液；
（2）將銅片浸入到步驟（1）配制的前驅(qū)體溶液中，將反應(yīng)容器置于水浴鍋中，在65-70℃溫度下反應(yīng)0.5-3h，而后取出銅片用去離子水清洗干凈，烘干，在400-450℃下空氣氣氛中進(jìn)行焙燒3-4h，得到氧化銻薄膜。
步驟（2）所述的焙燒方法是以5-8℃/min的升溫速度進(jìn)行升溫。
所述銅片在浸沒(méi)于前驅(qū)體溶液之前需依次經(jīng)過(guò)丙酮、無(wú)水乙醇和去離子水和超聲清洗，然后干燥后待用。
實(shí)施例4、一種原位制備氧化銻薄膜的方法，步驟如下：
（1）將三乙醇胺（按常規(guī)用量）加入濃度為5-6mol/L的氯化銻溶液中并攪拌充分，最后加入調(diào)節(jié)液調(diào)節(jié)溶液pH至9.8-10，得到澄清透明的氧化銻前驅(qū)體溶液；
（2）將鋁片浸入到步驟（1）配制的前驅(qū)體溶液中，將反應(yīng)容器置于水浴鍋中，在70-75℃溫度下反應(yīng)3-4h，而后取出鋁片用去離子水清洗干凈，烘干，在450-550℃下空氣氣氛中進(jìn)行焙燒4-5h，得到氧化銻薄膜。
步驟（2）所述的焙燒方法是以8-12℃/min的升溫速度進(jìn)行升溫。
所述鋁片在浸沒(méi)于前驅(qū)體溶液之前需依次經(jīng)過(guò)丙酮、無(wú)水乙醇和去離子水和超聲清洗，然后干燥后待用。
實(shí)施例5、一種原位制備氧化銻薄膜的方法，步驟如下：
（1）將三乙醇胺加入濃度為6-10mol/L的氯化銻溶液中并攪拌充分，最后加入調(diào)節(jié)液調(diào)節(jié)溶液pH至10-12.5，得到澄清透明的氧化銻前驅(qū)體溶液；
（2）將鋼片浸入到步驟（1）配制的前驅(qū)體溶液中，將反應(yīng)容器置于水浴鍋中，在75-100℃溫度下反應(yīng)4-100h，而后取出鋼片用去離子水清洗干凈，烘干，在550-1000℃下空氣氣氛中進(jìn)行焙燒5-10h，得到氧化銻薄膜。
步驟（2）所述的焙燒方法是以12-15℃/min的升溫速度進(jìn)行升溫。
所述鋼片在浸沒(méi)于前驅(qū)體溶液之前需依次經(jīng)過(guò)丙酮、無(wú)水乙醇和去離子水和超聲清洗，然后干燥后待用。