纳米掺锑二氧化锡隔热薄膜的制备及性能研究

以有机硅丙乳液为成膜物,掺锑二氧化锡水性浆料为填料,通过涂布得到透明稳定的掺锑二氧化锡(ATO)隔热薄膜.利用用紫外可见光谱仪和自制隔热箱分别研究了ATO质量百分比含量对薄膜光学性能和隔热性能的影响.结果表明,随着ATO含量增加,紫外区与可见区透过率均降低,其隔热性能呈上升趋势.ATO含量为5%时,可见光透过率高达80%,隔热温差达10℃.     

ATO隔热透明原位复合薄膜的制备与性能

通过原位复合方法制备出氧化锡锑/氧化石墨烯/聚酰亚胺(ATO/GO/PI)复合薄膜,并分析薄膜组成对其光学性质的影响.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见(UV-Vis)和红外反射光谱仪探究薄膜的微观形貌、紫外可见透过率及红外反射率.结果表明:当ATO、GO含量分别为0.6%、0.016%时,ATO/GO/PI复合薄膜结构为无定形态,此时ATO、GO纳米颗粒均匀分散在PI基体中,此类复合薄膜的红外反射率达86%,400~800nm波段透过率达97%,300~350nm紫外光透过率为0%.     

激光沉积法制备光谱选择性透过TiO2薄膜

合理利用太阳光是当今节能与环保学科的重要课题。以钛金属为靶材,在O2气氛中用准分子脉冲激光沉积法(PLD),在石英玻璃基片上制备了钛的金属氧化物薄膜。XRD和AFM研究结果表明,TiO2薄膜透明呈浅褐色,晶粒尺寸在数百nm,成膜均匀致密,光滑平整。经紫外和红外光谱发现:TiO2薄膜反射率为20.7%,是一种低反射薄膜,其在可见光区的透过率约为76%,对紫外的阻隔率大于70%,对近红外的阻隔率大于20%。TiO2薄膜吸波性能和透波性与纳米金属粒子的粒径、形状和排布密切相关。综合考虑紫外区和近红外区的阻隔作用与可见光区的透过率,TiO2在开发抗近红外/紫外的新型隔热薄膜方面具有良好的发展前景。     

K掺杂量对氧化锌薄膜晶体结构和光学性能的影响

利用溶胶-凝胶旋涂法(sol-gel)在玻璃衬底上制备了不同K掺杂量的K-N共掺ZnO薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和光致发光谱(PL)对样品的晶体结构、表面形貌和光学性能进行了表征.结果表明:与未掺杂样品相比,K-N元素共掺之后,薄膜结构仍保持六方纤锌矿型且沿c轴择优生长;随着K掺杂量的增加,样品的(002)衍射峰强度先增强后减弱,而对薄膜的紫外发光峰影响不大.当K掺杂量(原子比)为0.060时,晶粒尺寸最大,结晶性能最优,紫外发光峰强度相对较大.利用紫外-可见分光光度计对薄膜的光学透过率进行研究,结果表明不同K掺杂量的K-N共掺ZnO薄膜其光透过率没有明显变化,均维持在80%左右.     

溶胶-凝胶法制备ITO薄膜及其光电特性研究

以InCl3·4H2O和SnCl4·5H2O为主要原料,采用溶胶一凝胶法和旋转涂膜工艺,在玻璃基片上制备掺锡氧化铟透明导电薄膜(ITO).用紫外-可见透射光谱和四探针技术,研究了不同掺Sn量、不同热处理温度和热处理时间对薄膜光学和电学性能的影响.实验结果表明,最佳工艺条件为掺Sn量11%,热处理温度480℃,热处理时间60min.在最佳工艺条件下制备的ITO薄膜可见光透过率达82%以上,薄膜的方块阻为390Ω/□.     

Sol-Gel法制备B-N共掺ZnO薄膜及光学性能研究

实验将B和不同含量的N元素掺入ZnO薄膜中,利用溶胶-凝胶(Sol-Gel)旋涂工艺分别在玻璃和硅衬底上制备B-N共掺ZnO薄膜.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和光致发光谱(PL)对B-N掺杂样品薄膜的晶体结构、表面形貌及光学性能进行表征.结果表明,B-N共掺后的薄膜样品,与未掺杂样品和B单掺样品薄膜相比,薄膜结构仍为六方纤锌矿相,且沿ZnO (002)衍射峰择优生长.随着N掺杂量的增加,样品的(002)衍射峰的强度先增强再减弱,当N掺杂量为3.0at%时,衍射峰强度最强,更适合薄膜生长.此时c轴取向相对较好,结晶度高,薄膜表面性能最佳,透过率在90%左右,禁带宽度达到3.51eV,紫外发光峰受到抑制.     

Sn掺杂量对Sn-Mg共掺杂ZnO薄膜光电性能的影响

采用超声喷雾热解法在石英衬底上制备了Sn-Mg共掺的ZnO纳米薄膜.借助X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),光致发光谱(PL谱),紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和伏安特性曲线(I-V)等测试手段研究了Sn掺杂量的改变对薄膜的结构、形貌和光电性能的影响.结果表明,适量的Sn掺杂可以提高薄膜的表面形貌和光电性能.随着Sn掺杂量的增加,薄膜的(101)衍射峰强度、紫外发光峰、透过率和导电率都是先增加后减小,带隙能量值从3.350eV增加到3.651eV,并且平均透过率均在80%～87%之间.当Sn掺杂量为0.004时,薄膜结晶质量最好,表面最致密,晶粒大小最均匀,紫外发光峰强度最大,导电率最高.     

K掺杂量对K-N共掺ZnO薄膜光学性能的影响

利用超声喷雾热解法在石英玻璃衬底上制备不同K掺杂量的K-N共掺ZnO薄膜.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光谱(PL谱)和紫外-可见分光光度计对K-N共掺ZnO薄膜的晶体结构、表面形貌及光学性能进行表征.结果表明:K-N共掺ZnO薄膜为六方纤锌矿结构并沿(002)方向择优生长;随着K掺杂量的增加,薄膜紫外发射峰的强度先升高后降低,并且吸收边出现轻微蓝移,禁带宽度增大;K-N共掺ZnO薄膜的透过率随K的掺杂量的增加先升高后降低,在65%～70%之间浮动.当K掺杂原子比为0.025时,所制备的薄膜具有高度的c轴择优取向,其薄膜表面均匀、光滑平整,具有较好的结晶度和光学性能.     

Mg2 掺杂ZnO薄膜制备及性能研究

通过溶胶-凝胶法,运用提拉技术在普通玻璃衬底上镀制出掺Mg2+的ZnO薄膜。通过测前驱物的热重-差热(TG-DTA)分析了前驱物的失水和分解的温度分别为100℃和280℃。采用显微照片和粗糙度照片可以看到薄膜质地均匀、致密。通过紫外-可见透射光谱(UV-VIS)可以看出掺镁ZnO薄膜的透过率在80%左右,具有较高的透过率。     

衬底温度对ZnO：Al薄膜结构和光透过性能的影响

利用超声喷雾热解方法以不同的沉积温度（450～530℃）在石英衬底上制备出具备较高光学质量的ZnO：Al（AZO）薄膜.通过X射线衍射谱（XRD）研究了薄膜的结构,用扫描电子显微镜（SEM）研究了薄膜的表面形貌,用紫外可见（UV）分光光度计对薄膜的光透过特性进行了测试分析.结果表明：所制备薄膜在可见波段具有较高透过率,并且沉积温度对AZO薄膜的结构和光透过性能有很大影响.在衬底温度为470℃时得到的AZO薄膜具有（002）择优取向,结晶质量最好、光透过率最高,在可见光区平均透过率达到85%以上.     

增强可见光透过的铈掺杂ATO透明薄膜研究

采用溶胶-凝胶法与浸渍提拉技术在普通玻璃片上制备出纳米铈掺杂的ATO (Ce/ATO)透明薄膜. 利用XRD、SEM、UV-Vis和FL等测试方法对薄膜的结构与性能进行了表征. 结果表明：Ce/ATO薄膜仍保持四方金红石晶相结构,且铈成功地掺杂到ATO中;薄膜表面光滑平整、结构致密,膜层晶粒分布均匀,晶粒尺寸分布为8-12 nm;与ATO薄膜相比, Ce/ATO薄膜在可见光区的透过率有明显增强, 当Ce掺杂量为1 mol%时,薄膜在440 nm-680 nm的透过率超过了空白玻璃;当Ce掺杂量为3 mol%时,薄膜在440 nm-600 nm的平均透过率达到92%以上.     

低发射率伪装绿色涂层的制备和性能分析

为了探索军用低发射率伪装材料,提出了复合结构设计的方法。选用具备可见光高透过和红外高反射特性的纳米锑掺杂氧化锡(ATO)薄膜,通过镀膜工艺对复合涂层的结构进行设计,从而达到光学与红外隐身兼容的目的。利用分光光度计、热成像仪及隔热测试装置对所制复合涂层样品的光学、红外和隔热效果进行测试,分析低发射率涂层对整体绿色涂层的光学及红外性能的影响。实验结果表明,采用复合结构设计后的绿色涂层样板的可见光透过率达到80%以上,红外反射率达到70%以上,在保证色彩饱和度的同时,发射率显著降低,达到了0.2。经过复合结构设计的绿色涂层拥有良好的红外伪装效果,能够较好地躲避红外侦察。     

锑掺杂纳米二氧化锡颗粒在乙二醇中的分散稳定性

开发了二次球磨湿法制备锑掺杂纳米二氧化锡(ATO)/乙二醇(EG)稳定体系的新方法;选用硅烷偶联剂KH 570,实现了ATO颗粒在EG溶液中的均匀分散和稳定性控制;研究了分散工艺参数对体系的影响,探讨了ATO颗粒的表面包覆改性机理。研究表明:分散剂KH 570的含量和体系的pH显著影响ATO在EG中的分散稳定性,在KH 570含量为1.5%,体系pH为8.5时,ATO/EG浆料的分散性能最佳。KH 570与ATO颗粒表面羟基发生的化学键结合,提高了颗粒表面的疏水性,改善了ATO颗粒与有机极性溶剂及高聚物之间的亲和力。     

纳米CeO2的表面改性及其在水介质中的分散性能

采用阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠对纳米CeO₂进行表面修饰,考察了表面改性工艺条件对纳米CeO₂在水介质中粒度分布及Zeta电位的影响,确定了适宜的表面改性工艺条件：改性剂质量浓度60g/L、改性温度25℃、改性时间4h、搅拌速率150r/min,pH 9~11。采用TEM、FT-IR、XRD对改性前后的纳米CeO₂颗粒进行了表征,结果表明改性后纳米CeO₂表面包裹了一层改性剂分子,颗粒在水介质中分散性良好,达到了单分散。此外,采用溶液共混法制备聚乙烯醇（PVA）/ CeO₂纳米复合膜材料,利用UV-Vis分光光度计表征了复合膜材料的光学性能,发现纳米复合膜具有良好的紫外屏蔽性能以及高的可见光透过率,在300~400nm的近紫外光区,复合膜的紫外屏蔽率可达97%,添加5%纳米粒子的复合膜在650nm处的可见光透过率比纯PVA膜降低了3%,保证了复合膜的透明度。     

高透明紫外阻隔聚碳酸酯/ZnO纳米复合高分子膜的制备与表征

采用溶液共混法将纳米ZnO颗粒添加到聚碳酸酯（PC）中,制备得到了具有高透明性、高紫外线屏蔽能力的PC/ZnO纳米复合高分子膜。分别使用傅立叶转换红外线光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见分光光度计对纳米复合膜的光学性能进行了分析和表征。结果表明当纳米ZnO的添加量为10%（质量分数）时,复合膜的可见光透过率为98%,与未添加纳米ZnO的PC膜一致。与市售隔紫外线PC产品对比,纳米复合膜同时具有较好的透明度和紫外线屏蔽能力,紫外线的阻隔率可达92%。     

基于溶胶-凝胶工艺的一种功能性杂化材料研究

以四甲氧基硅（TMOS）和γ－氨丙基甲基二甲氧基硅烷（APMDMOS）为前驱体，利用溶胶－凝胶技术，通过TMOS和APMDMOS的水解－缩聚反应制得了一种新的功能化的有机／无机杂化材料。探讨了pH值、反应温度、水与前驱体的体积比和TMOS 用量等因素对水解－缩聚反应体系凝胶时间和光学性能的影响，借助红外光谱法对该材料进行了结构表征。 结果表明：随着TMOS用量、反应温度和前驱体浓度的增大，水解－缩聚体系凝胶时间缩短，可见光透光率降低；随pH值的增大，可见光透光率和体系凝胶时间出现极大值。     

纳米ATO/聚合物杂化粒子的乳液聚合法制备及表征

通过乳液聚合法成功地将具有红外屏蔽功能的纳米ATO粒子包覆在聚合物内。电子透射电镜观察显示纳米ATO粒子存在于杂化乳胶粒子内。当添加的ATO重量比率为2.7%时,包覆效率达到最大值54.5%。紫外-可见光-近红外光谱结果显示,随着添加的ATO重量比率的增加,近红外透过率逐渐减少,而可见光透射率变化很小。含纳米ATO的杂化膜显示出优异的高可见光透过率而近红外被屏蔽的能力,可用于节能的透明隔热涂料。     

反应磁控溅射制备CdTe太阳电池前电极ITO薄膜的性质研究

使用反应直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备了ITO薄膜作为CdTe多晶薄膜太阳电池的前电极,研究了氧分压和衬底温度对ITO薄膜光电性能及结构的影响.通过四探针、紫外可见分光光度仪,X射线衍射(XRD)和霍尔测试仪等测试手段对薄膜进行了表征.结果表明:随着氧分压和衬底温度的升高,ITO薄膜在可见光区域的透过性能明显增强,但是薄膜的载流子浓度下降,霍尔迁移率也逐渐降低,同时薄膜的电阻率逐渐增大.在结果分析的基础上,选用衬底温度300℃,1.4%的氧分压条件制备出可见光透过率在80%以上,电阻率为5.3×10-4?·cm的ITO薄膜,将其应用于碲化镉多晶薄膜太阳电池,电池的转换率可以达到10.7%.     

AZO薄膜的光学性质研究

采用直流反应磁控溅射法,用Zn(99.99%)掺Al(1.5%)靶制备出高质量的Al掺杂的ZnO(AZO)薄膜,用紫外可见、红外分光光度计等测试手段对沉积的薄膜进行了表征和分析,并对AZO薄膜的折射率和厚度进行了理论分析。薄膜的光谱分析结果表明:薄膜样品的可见光透射率平均值均在80%以上。AZO薄膜在紫外有很强的吸收峰,在红外区域,其反射率可达70%。通过理论计算得出了AZO薄膜样品的厚度为101 nm,与台阶仪测量的结果基本相符。     

Al-Y共掺杂ZnO透明导电薄膜制备及光电性能研究

 采用溶胶 凝胶法,在玻璃衬底上制备出Al-Y共掺杂的ZnO透明导电薄膜。X射线衍射(XRD)表明,Al-Y共掺杂ZnO透明导电薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有C轴择优取向。制备的Al-Y共掺杂ZnO薄膜电阻率最小值为1.63×10² Ω·cm,在可见光区(400-800 nm)平均透过率超过85 %。