二氧化锡薄膜制备ppt课件.ppt
溶胶凝胶法制溶胶凝胶法制备备二氧化二氧化锡锡气敏薄膜气敏薄膜 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用预备知识：预备知识：溶胶溶胶-凝胶法凝胶法(Sol-Gel(Sol-Gel法法,简称简称S-GS-G法法)基本原理：基本原理：无机物或无机物或金属醇盐金属醇盐作前驱体作前驱体,在液相将这些原料均匀混合在液相将这些原料均匀混合,并进行并进行水解水解、缩合化学反应缩合化学反应,在溶液中形成稳定的透明溶胶体在溶液中形成稳定的透明溶胶体系系,溶胶经陈化溶胶经陈化,胶粒间缓慢聚合胶粒间缓慢聚合,形成三维空间网络结构的凝形成三维空间网络结构的凝胶胶,凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂,形成凝胶。形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料材料。化合物化合物经过经过溶液、溶胶、凝胶而固化溶液、溶胶、凝胶而固化,再再经热处经热处理而成的理而成的氧化物或其它化合物固体的方法氧化物或其它化合物固体的方法【1 1】李晨】李晨,徐博徐博.溶胶溶胶-凝胶法的基本原理、发展及凝胶法的基本原理、发展及应用现状应用现状J.J.化学工业与工程化学工业与工程,2009,2009，2626，（，（3 3）经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用金属醇盐金属醇盐:有机化合物的一个种类有机化合物的一个种类,可用通可用通M(OR)nM(OR)n来表示。这里来表示。这里M M是价态为是价态为n n的金属的金属,R,R是烃基或芳香基。是烃基或芳香基。它具有很强的反应活性它具有很强的反应活性,能与众多试剂发生化学反能与众多试剂发生化学反应应,尤其是含有羟基的试剂。尤其是含有羟基的试剂。溶剂化溶剂化:金属阳离子吸引水分子形成溶剂单金属阳离子吸引水分子形成溶剂单元元M(H2O)M(H2O)离子离子,为保持其配位数为保持其配位数,具有强烈释放具有强烈释放H H离子离子的趋势。的趋势。水解反应水解反应:非电离式分子前驱物非电离式分子前驱物,如金属醇盐如金属醇盐M(OR)nM(OR)n与水反应。与水反应。缩聚反应缩聚反应:a)a)失水缩聚失水缩聚 b)b)失醇缩聚失醇缩聚【1 1】李晨】李晨,徐博徐博.溶胶溶胶-凝胶法的基本原理、发展及凝胶法的基本原理、发展及应用现状应用现状J.J.化学工业与工程化学工业与工程,2009,2009，2626，（，（3 3）经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用水解水解反应反应 即即OHOH基置换基置换OROR基的过程。基的过程。缩聚反应缩聚反应,即析出凝胶的反应。即析出凝胶的反应。实际过程中各反应分步进行实际过程中各反应分步进行,两种反应相互两种反应相互交替交替,并无明显的先后。并无明显的先后。可见可见,金属醇盐溶液水解法是利用无水醇溶金属醇盐溶液水解法是利用无水醇溶液加水后液加水后,OH-,OH-取代取代OROR基进一步脱水而形成基进一步脱水而形成M O MM O M键键,使金属氧化物发生聚合使金属氧化物发生聚合,按均相反按均相反应机理最后生成凝胶应机理最后生成凝胶【1 1】李晨】李晨,徐博徐博.溶胶溶胶-凝胶法的基本原理、发展及凝胶法的基本原理、发展及应用现状应用现状J.J.化学工业与工程化学工业与工程,2009,2009，2626，（，（3 3）【2 2】宋继芳，溶胶】宋继芳，溶胶凝胶技术的研究进展凝胶技术的研究进展J.J.无无机盐工业，机盐工业，2005,372005,37，（，（1111）经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用溶胶的制备溶胶的制备控制：控制：1)1)加水量加水量2)2)催化剂催化剂:酸碱作为催化剂酸碱作为催化剂,其催化机理不同其催化机理不同,因而对因而对同一体系的水解缩聚同一体系的水解缩聚,往往产生结构、形态不同的缩往往产生结构、形态不同的缩聚物聚物3)3)溶胶浓度溶胶浓度:溶胶的浓度主要影响胶凝时间和凝胶的溶胶的浓度主要影响胶凝时间和凝胶的均匀性。均匀性。4)4)水解温度水解温度:提高温度对醇盐的水解有利提高温度对醇盐的水解有利5)5)络合剂的使用络合剂的使用:添加络合剂可以解决金属醇盐在醇添加络合剂可以解决金属醇盐在醇中的溶解度小、反应活性大、水解速度过快等问题中的溶解度小、反应活性大、水解速度过快等问题 【1 1】李晨】李晨,徐博徐博.溶胶溶胶-凝胶法的基本原理、发展及应用现状凝胶法的基本原理、发展及应用现状J.J.化学化学工业与工程工业与工程,2009,2009，2626，经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用二氧化锡薄膜制备二氧化锡薄膜制备 草酸亚锡（草酸亚锡（SnC2O4SnC2O4）配置中性溶胶，制备）配置中性溶胶，制备SnO2SnO2薄膜薄膜。（溶胶凝胶体系相溶胶凝胶体系相对稳对稳定，价格低廉定，价格低廉）实验所用的主要设备实验所用的主要设备有有：超声波清洗器，磁力超声波清洗器，磁力搅搅拌器，烘箱，拌器，烘箱，烧结烧结炉，匀胶机炉，匀胶机衬底衬底：氧化铝氧化铝基片基片【1 1】谷清慧】谷清慧.溶胶凝胶法制备二氧化锡气敏薄膜溶胶凝胶法制备二氧化锡气敏薄膜.D.D经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用二氧化锡薄膜制备二氧化锡薄膜制备实验流程如图实验流程如图:【1 1】谷清慧】谷清慧.溶胶凝胶法制备二氧化锡气敏薄膜溶胶凝胶法制备二氧化锡气敏薄膜.D.D经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用实验实验步骤步骤如如下下:(1)(1)基片清洗基片清洗 实验中清洗基片的步骤为：先用丙酮清洗基片，之后浸泡于无水乙醇中，用超声震荡清实验中清洗基片的步骤为：先用丙酮清洗基片，之后浸泡于无水乙醇中，用超声震荡清洗十五分钟除去有机物，最后在去离子水中超声震荡十分钟后取出烘干。洗十五分钟除去有机物，最后在去离子水中超声震荡十分钟后取出烘干。(2 2)锡溶胶的配制锡溶胶的配制 用草酸亚锡（用草酸亚锡（SnC2O4SnC2O4）配置中性溶胶，控制二价锡离子的浓度为）配置中性溶胶，控制二价锡离子的浓度为0.57 mol/L0.57 mol/L制备步骤制备步骤：（a a）配置）配置 1.16M 1.16M 的柠檬酸水溶液。取质量分数为的柠檬酸水溶液。取质量分数为 99.5%99.5%的柠檬酸的柠檬酸 5.879g 5.879g，溶于，溶于 24ml 24ml去离子水中，搅拌后得到我们需要的浓度的柠檬酸水溶液。去离子水中，搅拌后得到我们需要的浓度的柠檬酸水溶液。（b b）将）将2.871g SnC2O42.871g SnC2O4溶于溶于5ml5ml去离子水，再加入去离子水，再加入10ml10ml的的1.16M1.16M的柠檬酸，形成澄的柠檬酸，形成澄清溶液后，用滴管加入清溶液后，用滴管加入 10ml 10ml 左右三乙醇胺至溶液澄清，控制左右三乙醇胺至溶液澄清，控制 PH=6.5-7 PH=6.5-7。在保证锡离。在保证锡离子度不变的情况下，加入适量的无水乙醇子度不变的情况下，加入适量的无水乙醇。（SnC2O4SnC2O4为原料，柠檬酸为原料，柠檬酸(C6H8O7)(C6H8O7)和三乙醇胺（和三乙醇胺（TEATEA）为络合剂）为络合剂）【1 1】谷清慧】谷清慧.溶胶凝胶法制备二氧化锡气敏薄膜溶胶凝胶法制备二氧化锡气敏薄膜.D.D经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用实验实验步骤步骤如如下下:实验实验步骤步骤如如下下:(4)(4)旋涂法制备镀膜旋涂法制备镀膜 氧化铝基片固定在匀胶机的吸片上，将溶胶均匀滴在基片上，溶氧化铝基片固定在匀胶机的吸片上，将溶胶均匀滴在基片上，溶胶与基片充分润湿后，以胶与基片充分润湿后，以600r/min600r/min的速度进行甩胶，旋转保持的速度进行甩胶，旋转保持15s15s保证溶胶在基片上被涂均匀。将匀胶后的基片在保证溶胶在基片上被涂均匀。将匀胶后的基片在100100下放置下放置1515分分钟热处理钟热处理。(5)(5)薄膜烧结薄膜烧结 薄膜烧结过程中，高温作用下，溶胶开始脱水，溶胶中的薄膜烧结过程中，高温作用下，溶胶开始脱水，溶胶中的C C，H H渐渐以气渐渐以气态方式挥发脱离薄膜，锡离子被氧化生成成氧化锡晶粒。随后温度保持一态方式挥发脱离薄膜，锡离子被氧化生成成氧化锡晶粒。随后温度保持一段时间的高温，薄膜晶粒受到孔隙的剪切力的作用，晶粒间的孔隙不断减段时间的高温，薄膜晶粒受到孔隙的剪切力的作用，晶粒间的孔隙不断减小，晶粒变得越来越致密，最终得到致密的小，晶粒变得越来越致密，最终得到致密的SnO2SnO2薄膜薄膜【1 1】谷清慧】谷清慧.溶胶凝胶法制备二氧化锡气敏薄膜溶胶凝胶法制备二氧化锡气敏薄膜.D.D经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用谢谢！谢谢！
