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摘 要

纳米ATO微粒由于具有很高的表面能，所以很容易发生团聚。团聚后会大大降低甚至会失去纳米材料的优秀性能。为了更好的实现其应用，纳米ATO需要进行表面改性。

本实验采用不同的改性剂：偶联剂KH-560、偶联剂KH-570、硬脂酸，探讨了不同改性剂对纳米ATO（锑掺杂氧化锡）改性效果的影响。同时本实验也考察了包括改性剂的用量、改性的温度以及改性的时间这三种影响因素对纳米ATO改性效果的影响，用亲油化度法来确定最佳的改性实验条件。

实验结果显示，纳米ATO表面改性的最佳条件如下，纳米ATO的最佳改性剂为KH-560，所用改性剂的用量为9%，改性的温度为70℃，改性的时间为4小时。

关键词：纳米ATO 表面改性 分散 亲油化度 红外光谱法

Surface modification and dispersion of nano ATO

ABSTRACT

Nano ATO can easily reunite because of its high surface energy. Thus, its excellent properties will be reduced even lost due to reuniting. So nano ATO need to be modified in order to realize its application.

In this experiment, different modifiers are used including coupling agent KH560,coupling agent KH570 and stearic acid. The effects of different modifier were studied on the modification of nano ATO (antimony doped tin oxide). At the same time, the effects of modifier dosage, temperature and time were also investigated on the modification of nano ATO. The optimum conditions were obtained by the method of lipophilic degree.

Based on the experimental results, the optimal conditions for the surface modification of nano ATO are as follows: The modifying agent of nano ATO is KH560, the amount of modified agent used was 9%, the modification temperature is 70℃, The modification time is 4h.

Key Words: Nano ATO；Surface modification； dispersion；lipophilic degree；infrared

spectroscopy

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1简介 1

1.2特性 1

1.3纳米ATO的制备方法 1

1.3.1固相法 1

1.3.2气相法 2

1.3.3液相法 2

1.4纳米ATO的表面改性的原因 3

1.5纳米ATO表面改性的方法 4

1.5.1通过加入分散剂来进行表面改性 4

1.5.2化学反应的表面改性 4

1.5.3高能量处理的表面改性 5

1.5.4胶囊化改性 5

1.6纳米粉体分散的方法 5

1.6.1机械分散法 5

1.6.2超声波法 6

1.7本文的研究目的与内容 6

1.7.1研究目的 6

1.7.2研究内容 6

第二章 实验部分 8

2.1前言 8

2.2主要原料与仪器 8

2.2.1主要原料 8

2.2.2仪器 8

2.3实验步骤 8

2.3.1最佳改性剂的确定 9

2.3.2最佳改性剂用量的确定 9

2.3.3最佳改性温度的确定 10

2.3.4最佳改性时间的确定 10

2.4红外光谱分析 10

2.5实验流程图 10

2.5.1偶联剂作为改性剂 10

2.5.2硬脂酸作为改性剂 11

第三章 结果与讨论 12

3.1改性剂的种类对改性效果的影响 12

3.2改性剂的用量对改性效果的影响 12

3.3改性的温度对改性效果的影响 13

3.4改性的时间对改性效果的影响 13

3.5红外光谱图 14

第四章 结论与展望 15

4.1结论 15

4.2展望 15

参考文献 16

致 谢 19

第一章 文献综述

1.1简介

氧化锡锑，又叫纳米锑掺杂氧化锡或者锑锡氧化物，英文简称是ATO（Antimony Tin Oxide)。纳米ATO（锑掺杂二氧化锡）因为它有电导率高并且浅色透明的优越性质，所以它可以应用在很多的领域^[1-4]。而且氧化锡和氧化锑的不同比例决定了它的不同的性能和不同的应用领域。广泛应用在半导体、电子显现管、节能环保（隔离紫外线、红外线）、LED、防止静电、防止辐射等以上所说领域。

1.2特性

纳米锑掺杂氧化锡的优越性能包括导电性、浅色透明性和隔离红外线、隔离紫外线、防辐射等。因此，纳米ATO在很多的科学领域（装饰和功能镀膜工业、建筑玻璃/汽车玻璃工业、柔性卷绕镀膜工业、光学镀膜工业）都有着十分广阔的前景。它可以作为浅色的导电涂料，气体传感器或者透明的隔热涂料等。

1.3纳米ATO的制备方法

制备纳米锑掺杂氧化锡的方法有很多种，但是如果按照传统的分类方法进行分类的话，我们可以把他们分为固相法制备纳米氧化锡锑、气相法制备纳米氧化锡锑、液相法制备纳米氧化锡锑这三种。

1.3.1固相法

固相法制备纳米锑掺杂氧化锡采用的原料包括氯化亚锡、草酸、三氯化锑、碳酸氢铵、氨水。然后通过球磨过程中的机械力的研磨、破碎、搅拌来引发化学反应，从而制备出超细的前驱体。把前驱体放在高温下面，通过热分解来制备出纳米锑掺杂氧化锡。^[5]

固相法制备纳米氧化锡锑的优点是它的成本相对较低、便于操作等。但是它也有一定的缺点，采用固相法制备纳米锑掺杂氧化锡的缺点是制备出的粉体颗粒比较大，纯度也相对较低。

1.3.2气相法

气相法制备纳米级锑掺杂氧化锡从字面上了解就是通过物理反应和化学反应把气体原料（或者不是气体的原料转化为气体的原料）在一定的条件下冷却然后制成纳米级别的粉体。^[6]用气相法制备纳米氧化锡锑的优点是制得的氧化锡锑粉体的纯度较高，粒度也相对于固相法制备的纳米级锑掺杂氧化锡较小，但是它也有缺点，它的缺点是在整个制备的过程中对设备的要求很高，所采用的原料也必须是气体，不是气体的要将原料转化为气体以后才可以制备纳米锑掺杂氧化锡。因此，用气相法制备出纳米氧化锡锑的成本也比固相法制备出的成本高。

1.3.3液相法

液相法制备纳米锑掺杂氧化锡可以分为化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法这三种。

1. 化学共沉淀法

化学共沉淀制备纳米锑掺杂氧化锡粉体的具体步骤如下：（1）把金属盐溶液互相混合（2）在刚刚混合的溶液中加入沉淀剂来制备前驱沉淀物（3）将这个前驱沉淀物通过洗涤、干燥、研磨然后煅烧，最终制得纳米级粉体。这种方法也有优缺点的。它的优点是制作工艺不是很复杂，制备的周期也相对较短。它的缺点是用化学共沉淀的方法制备的粉体很容易团聚在一起，从而引入杂质。2007年时王保、王莎莎^[7]等人通过上面所说的化学共沉淀的基础上在后处理过程中选择合适的添加剂和控制适当的工艺参数合成了粒度小并且平均分布、导电性能好的纳米级锑掺杂氧化锡粉体。

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