[发明专利]纳米掺杂氧化锡溶胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米掺杂氧化锡溶胶的制备方法，属半导体纳米薄膜材料制备工艺技术领域。

背景技术

氧化锡(SnO₂)是一种宽带隙n型半导体材料(纯SnO₂禁带宽度为3.57ev)，具有良好的化学稳定性、光学各向异性等优点。由于SnO₂纳米材料具有粒度小、比表面积大等优点，因而在气敏材料、锂离子电池材料、光电材料等领域成为人们研究的热点。SnO₂纳米微粒的制备方法包括沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、水解法、喷雾热解法、水热法等。溶胶-凝胶法工艺过程温度低，易于制备薄膜，易于均匀定量地掺入一些微量元素，进而实现分子水平上地均匀掺杂，因此是用来制备涂层的良好方法。S.Das(Physical Chemistry，2008，112(16)，6213-6219)等通过水热法合成不同形态的SnO₂，李爱武(功能材料，2001，32(6)，645-648)等用溶胶-凝胶法制备的低阻SnO₂薄膜气敏元件对H₂S气体有较好的气敏特性，但是他们都经过了高温烧结，不能用在不同基底(特别是柔性基底)上低温构建半导体薄膜。J.H.Pan(J.Phys.Chem.2007，111，5582-5587)等用蒸发诱导自组装方法合成SnO₂薄膜，在可见光区的透过率大于99％，但方块电阻比较大。

未掺杂的SnO₂薄膜导电率低，当掺入氟后，由于氟原子半径(0.133nm)和氧原子半径(0.132nm)相差不大，氟原子以替位离子的形式占据氧离子位置，因此产生自由载流子，在晶格中自由移动。掺杂氟对SnO₂晶格的影响很小，掺氟SnO₂薄膜根据它的载流子类型为n型半导体。掺氟SnO₂纳米材料广泛用于玻璃电极、信息材料和敏感材料等方面，将其制成薄膜是一种抗红外、高透明的良好导电薄膜，是一种良好的透明电极和传感器材料。掺氟SnO₂薄膜的制备主要是以喷涂、高温热分解、CVD等方法为主，对于FTO薄膜来说，很少有用无机盐溶胶-凝胶法来制备，A.V.Moholkar(Materials Letter，2007，61，3030-3036)等用喷雾热分解的方法合成氟掺杂SnO₂导电薄膜，方块电阻达到5.1Ω/□；但是使用了有毒的有机溶剂。B.Russo(Appl.Phys.2008，90，311-315)用喷雾热分解的方法合成氟掺杂SnO₂导电薄膜和用模板合成纳米棒阵列，合成的氟掺杂SnO₂导电薄膜电阻率达到2.2×10^-4Ω·cm。A.N.Banerjee(Phys.Stat.Sol.2004，201(5)，983-989)等用溶胶凝胶经高温煅烧得到高透光率导电性好的氟掺杂SnO₂导电薄膜。

SnO₂材料的良好光电性能主要是由双电离的氧空位、非化学计量比性缺陷和掺杂效应等综合因素来调控的。而多种离子掺杂可以避免单一元素过量掺杂，并调控其非化学计量比性缺陷，以达到优化其光电性能的目的。多种离子掺杂的文献报道较少，S.I.Choi(Chem.Mater.2008，20，2609-2611)等合成排布均匀的ITO颗粒。雷智(公开号CN1546407)等公开了F、Mn共掺杂沉积纳米SnO₂隔热薄膜。A.Cabot(Sensors and Actuators B.2000，70，87-100)等用溶胶凝胶法合成Pd、Pt和Au共掺杂SnO₂。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米掺杂氧化锡溶胶的的方法。

本发明一种纳米掺杂氧化锡溶胶的的方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：

a、掺氟SnO₂溶胶的制备：0.6mol/L的Sn(NO₃)₄溶液125ml中搅拌下加入NaOH溶液，至pH为7，静置陈化后洗涤产品得到沉淀，然后向得到的沉淀加入去离子水，再低温下滴入草酸解胶，逐渐升温，回流3小时，产物加入0.0075mol的NH₄F，最后140℃下水热24h；产品洗涤超声分散，得到稳定掺氟SnO₂溶胶。草酸的加入量为Sn(NO₃)₄用量的60％；