研究目的
通过表面包覆掺锑二氧化锡(Sb-SnO2)赋予金红石型TiO2纳米棒高导电性,并优化煅烧温度以实现低电阻率,用于抗静电或电磁屏蔽涂层。
研究成果
成功合成了具有TiO2@SbeSnO2核壳结构的导电TiO2纳米棒。在500°C下进行最佳煅烧后,形成了连续的SbeSnO2涂层,其电阻率低至52±1.6 Ω·cm,而纯TiO2的电阻率为105 Ω·cm。更高温度会破坏涂层的完整性,导致电阻率升高。这些纳米棒在涂料的抗静电和电磁屏蔽应用方面具有良好前景。
研究不足
该研究仅限于特定的煅烧温度,可能未涵盖所有可能的工况条件;未涉及导电纳米棒在实际应用中的可扩展性和长期稳定性。优化方案可进一步拓展至其他掺杂水平或基底形貌。
1:实验设计与方法选择:
研究通过共沉淀法以金红石相TiO2纳米棒为基底包覆SbeSnO2,并经不同温度煅烧优化导电性。采用XRD、TEM、SEM、XPS和Zeta电位分析等表征技术评估形貌、结构及电学性能。
2:样本选择与数据来源:
金红石TiO2纳米棒采用文献方法(含FeCl3和TiCl3)自合成,SbeSnO2包覆前驱体为SbCl3和SnCl2·2H2O。样品煅烧温度范围300°C至700°C。
3:实验设备与材料清单:
设备包括油浴加热装置、冷冻干燥机(FFD-1C-50)、XRD衍射仪(Rigaku D/max–2500)、TEM(JEOL-2100FS)、SEM(Hitachi-SU8020)、XPS仪器(VG Scientific ESCALab220i–XL)、Zeta电位分析仪(Nano-ZS90, Malvern)及电阻率测试仪(ST-2722和ST2255, 苏州晶格电子有限公司)。材料包含FeCl3、TiCl3、HCl、SnCl2·2H2O、SbCl3、氨水、去离子水和乙醇。
4:0)、XRD衍射仪(Rigaku D/max–2500)、TEM(JEOL-2100FS)、SEM(Hitachi-SU8020)、XPS仪器(VG Scientific ESCALab220i–XL)、Zeta电位分析仪(Nano-ZS90, Malvern)及电阻率测试仪(ST-2722和ST2255, 苏州晶格电子有限公司)。材料包含FeClTiClHCl、SnCl2·2H2O、SbCl氨水、去离子水和乙醇。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:TiO2纳米棒通过加热FeCl3和TiCl3溶液(100°C/24小时)后过滤冷冻干燥制得。包覆过程将TiO2分散于水-乙醇体系,75°C下滴加前驱体溶液(HCl中的SbCl3和SnCl2·2H2O),用氨水调节pH至1.0,搅拌18小时后过滤洗涤干燥,最后按设定温度煅烧2小时。煅烧后进行表征与电阻率测量。
5:0,搅拌18小时后过滤洗涤干燥,最后按设定温度煅烧2小时。煅烧后进行表征与电阻率测量。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:XRD数据采用Scherrer公式计算晶粒尺寸;TEM和SEM图像观察形貌;XPS光谱经校准后计算元素比例;Zeta电位通过激光多普勒微量电泳法测定;电阻率采用四探针法按公式ρ=RS/h计算。
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获取完整内容-
X-ray diffractometer
D/max–2500
Rigaku
Identify crystallite phase and calculate crystallite sizes using XRD analysis.
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Transmission electron microscope
JEOL-2100FS
JEOL
Observe morphology and conduct high-resolution analysis of samples.
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Scanning electron microscope
Hitachi-SU8020
Hitachi
Observe morphology of samples.
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Zeta potential analyzer
Nano-ZS90
Malvern
Perform zeta potential analysis using Laser Doppler Micro-Electrophoresis.
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X-ray photoelectron spectrometer
ESCALab220i–XL
VG Scientific
Record XPS spectra to analyze surface elemental composition.
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Semiconductor resistivity tester
ST-2722
Suzhou Jingge Electronic Co., Ltd.
Measure powder resistivity using a four-contact method.
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High resistance weak current tester
ST2255
Suzhou Jingge Electronic Co., Ltd.
Measure high resistance and weak current for resistivity calculations.
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Freeze-drying equipment
FFD-1C-50
Dry collected powder samples after synthesis.
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Acidometer
FE-20 K
Mettler Toledo
Measure pH of solutions during synthesis.
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