[發(fā)明專利]一種紅外低發(fā)射率納米晶薄膜材料SnO2及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310471642.5
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103508484A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閆軍鋒;張志勇;張鳳姣;田江曉;許曼章;李婷;師毓菲;孫相鵬;趙武;贠江妮
• 申請（專利權(quán)）人: 西北大學
• 主分類號: C01G19/02
• 分類號: C01G19/02;B82Y40/00
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料領(lǐng)域，涉及一種低紅外發(fā)射率納米晶薄膜材料SnO₂及其制備方法。

背景技術(shù)

SnO₂室溫下具有寬帶隙(E_g=3.6eV)和高激子束縛能(130meV)，是一種重要的半導體材料，被應(yīng)用到各種領(lǐng)域，如染料敏化太陽能電池、光波導、氣敏傳感器、透明導電電極等。由于具有紅外低發(fā)射率特性SnO₂薄膜也被廣泛用于玻璃制造業(yè)和建筑保溫材料領(lǐng)域。

20世紀80年代中期以來，在對空作戰(zhàn)中，被紅外制導導彈擊落的飛機占被導彈擊落飛機總數(shù)的70％～80％，由此可見，紅外隱身的重要性日益突出。利用低發(fā)射率紅外隱身材料是軍事目標紅外隱身的主要措施之一。多年來人們一直致力于各種紅外低發(fā)射材料的研發(fā)，重點是紅外隱身涂料，包括金屬氧化物、銦錫氧化物(ITO)、光子晶體、相變微膠囊等。中國專利CN101870761A公開了一種旋光聚氨酯-酰亞胺紅外低發(fā)射材料及其制備方法，該旋光聚合物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性良好；中國專利CN102618157A公開了一種紅外低發(fā)射率涂料及其制備方法，該材料適用于建筑外墻用裝飾和多波段紅外偽裝。雖然這兩種材料已經(jīng)具備良好的紅外低發(fā)射特性，但是將其與有機粘合劑混合做成涂料它的紅外發(fā)射率會大大升高，同時有機粘合劑的加入將對涂料的熱穩(wěn)定性有著明顯的影響。本發(fā)明所制備的納米晶薄膜材料SnO₂直接生長在襯底表面，與襯底有著良好的歐姆接觸，無需任何粘合劑，不需要考慮粘合劑帶來的負面影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種直接以Sn片為襯底的有著紅外低發(fā)射率的納米晶薄膜材料SnO₂及其制備方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施例提供一種紅外低發(fā)射率納米晶薄膜材料SnO₂，其特征在于，所述薄膜材料SnO₂表面分散著四棱柱狀納單晶米棒，所述納米棒的直徑為20～40nm，長度為40～100nm，長徑比為2～5，所述薄膜材料SnO₂在8～14μm范圍內(nèi)的紅外發(fā)射率為0.18～0.3。其中，一種紅外低發(fā)射率納米晶薄膜材料SnO₂的制備方法包括如下步驟：

(1)將1×1cm的錫片碾平，放入體積比為1：1的丙酮與四氯化碳混合液中超聲15～20min；

(2)將步驟(1)中超聲好的錫片分別用去離子水和無水乙醇沖洗多次，烘干；

(3)將步驟(2)所得錫片平放于聚四氟乙烯襯里的反應(yīng)釜底部；

(4)向步驟(3)中的反應(yīng)釜中倒入分析純的正丁胺溶液；

(5)將反應(yīng)釜密封并置于110℃～160℃烘箱中保溫24～108h，然后自然冷卻至室溫即可。

作為優(yōu)選，所述的步驟(1)中以金屬Sn片為襯底直接在其上生長單晶SnO₂納米棒。

作為優(yōu)選，所述步驟(4)中分析純的正丁胺溶液中正丁胺與去離子水體積比為0.1～0.3。

作為優(yōu)選，所述的步驟(4)中反應(yīng)釜的填充度為65％。

本發(fā)明采用水熱法，通過控制反應(yīng)體系中正丁胺的濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等因素獲得了一種紅外低發(fā)射率納米晶薄膜材料SnO₂的制備方法，該制備方法具有以下幾個有益效果：(1)水熱過程中無需任何模板和催化劑，工藝簡單，產(chǎn)率高，且成本低廉，適合批量生產(chǎn)；(2)Sn片直接提供錫源，所制備單晶SnO₂納米棒形態(tài)均一，在Sn片襯底上分布均勻，且與襯底有著良好的歐姆接觸；(3)在8～14μm范圍內(nèi)的紅外發(fā)射率為0.18～0.3，是優(yōu)良的紅外隱身材料。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中實施例1的X射線衍射(XRD，X-ray?Diffraction)圖譜；

圖2為本發(fā)明中實施例2的XRD圖譜；

圖3為本發(fā)明中實施例3的XRD圖譜；

圖4為實施例1的掃描電子顯微鏡(SEM，scanning?electron?microscopy)照片；

圖5為實施例2的SEM照片；

圖6為實施例3的SEM照片；

圖7為本發(fā)明SnO₂薄膜材料產(chǎn)物中四棱柱狀SnO₂納米棒典型的選區(qū)電子衍射照片。

具體實施方式