论文部分内容阅读
透明隔热材料因其能对光线选择性透过又起到隔热效果以达到节能环保的目的而日益受到人们的关注。铟锡氧化物(ITO)是一种理想的透明隔热材料,如何提高其隔热性能是一个非常关键的问题。同时,ITO中In是稀有金属,其昂贵的价格限制了ITO的应用前景,如果能找到一种成本较低的材料来替代它,将会扩大透明隔热材料的应用。而掺铟氧化锌(ZIO)同样能阻隔红外线并对可见光有较高的透过率,其成本较低,制备工艺简单,是替代ITO的理想材料。为了提高ITO透明隔热材料的隔热性能,本文从源头着手,采用更加优良的制备方法溶剂热-煅烧法来制备高性能的ITO纳米粒子。同时,为了减少对环境的污染,本文将ITO纳米粒子分散在水中制备ITO浆料和涂料,之后提拉镀膜。研究了溶剂热反应温度和时间对ITO粉体的晶体结构、表面形貌和电学性能的影响。发现随着溶剂热反应温度的升高,粉体的形貌先由截角八面体形状微小颗粒转变为由小粒子组装成的空心管状结构,之后再逐渐转变为由小粒子组装的棒状结构;随着溶剂热反应时间的延长,粉体的形貌则从多孔纳米片向纳米棒转变。粉体形貌随溶剂热温度和时间转变的反应机理也进行了探讨。同时,还研究了溶剂热反应温度对制备的涂层的光学性能和隔热性能的影响,并将溶剂热-煅烧法对应的涂层和沉淀法对应的涂层的光学性能和隔热性能作比较。发现与以沉淀法制备的ITO粉体为颜填料的ITO纳米复合涂层相比,大部分溶剂热-煅烧法对应的涂层的可见光透过率高,而红外透过率低,隔热效果好。在各溶剂热温度中,120℃对应的涂层的平均可见光透光率为70%,红外透过率最低,在整个红外光范围内的透光率都在10%以内,隔热效果最好,是溶剂热温度的最佳值。为了降低透明隔热材料的成本,本文研究了成本较低的ZIO透明隔热涂层。研究表明用提拉法制备的不同In掺杂量的ZIO涂层中,当以NaOH和氨水为沉淀剂制备粉体时,In掺杂量为1%的涂层的平均可见光透过率最高,分别为87%和84%,红外透过率最低,都在70%以内,隔热性能最好;而以尿素为沉淀剂时In掺杂量为3%的涂层的平均可见光透过率最高,达75%,红外透过率最低,在全部波长范围内都小于50%,隔热性能最好。尿素浓度同样对涂层的光学性能和隔热性能有影响,尿素浓度为2mol/L对应的涂层的透明性和隔热性能最优。与ITO涂层相比,在本文所获得的最优工艺条件下制备的ZIO涂层可见光透过率与ITO涂层相差不大,均在75%左右,而阻隔红外线性能稍差,前者为50%,而后者为10%,但隔热性能稍好,最后达到的平衡温度前者比后者低1.5℃左右,而其成本却远远低于ITO,因此ZIO涂层是替代ITO透明隔热涂层的理想材料。