纳米In2O3制备工艺应用进展,这是一篇与制备工艺论文范文相关的免费优秀学术论文范文资料,为你的论文写作提供参考。
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In2O3纳米材料因其稳定、禁带较宽、导带性较好等优点受到人们广泛研究,应用于光电、光催化、气敏元件等领域.综述对In2O3从不同制备工艺及应用情况进行了论述,并提出了In2O3在光催化和气敏性方面的发展趋势及努力方向.
随着科技的不断进步,纳米材料近年来呈现了日新月异的发展趋势.纳米材料的表征及分析技术的革新,使得人们对这种材料的认识更加深入.纳米材料由于其具有小尺寸效应、量子隧穿效应等特性,因此催化活性比块体材料更加优异,备受科学工作者青睐.
In2O3是一种重要的n型半导体材料,因其具备高可见光透过率、高电导率、催化活性较好等优点,在光电、催化剂、气敏元件等领域得到广泛应用.本文从In2O3的合成方法,如化学气相沉积法、模板法、水热法等,以及这些方法的应用情况和存在的问题进行了论述,并提出了In2O3纳米材料的发展趋势及努力方向.
1.纳米In203的制备工艺
1.1化学气相沉积法
化学气相沉积法（即CVD方法）指一种或几种单质或化合物作为底物,在适当条件下,以气态形式发生反应,通过冷却使得产物沉积于沉底上形成目标产物的一种工艺,是一种常见的材料制备方法.由于该实验方法操作简单,容易控制等优点,受到关注.
然而由于缺乏前体In2O3,薄膜很难通过具有高蒸气压和低分解的材料温度的热CVD方法来进行制备.Bloor等在450℃通过气溶胶辅助化学方法（AACVD）沉积在玻璃基材上下沉积得到In2O3薄膜,可检测还原性气体,如C0、氨气和氧化性气体如NO2.Wang等通过低温金属有机化学气相沉积法制得了In2O3纳米颗粒,并研究了10nm厚的含In2O3颗粒层对NOx和02气体的响应.发现可检测的最低NOx浓度为200ppb,传感器性能非常依赖于气体的分压和工作状态的温度.传感器对于200ppm的NOx的响应高达104.此外,对02的交叉敏感性非常低,表明In2O3纳米颗粒非常适合于选择性NOx检测.但是,该方法所需设备较精密,价格昂贵,成本较高,实际生产中难以推广.
1.2模板法
模板法是一种合成纳米材料的有效方法,与一般合成方法相比,无论化学反应体系是液体还是气态,其反应的区域都能得到有效的控制.其诸多优点体现在：可准确控制目标纳米材料的尺寸、形貌及性质；合成与组装可同步进行并提供纳米材料分散性；操作过程较容易.结果证明,经过Ps模板得到的材料呈现空心球状结构,其外壁由更小的纳米粒子堆积所形成.
1.3水热法
水热反应是指在高温、高压的条件下,在封闭的高压反应釜中进行的化学反应.其特点表现为操作简单,设备成本较低,条件可控,所得的纳米颗粒的晶相纯度高、分散性较好、晶面可控,被认为是一种适宜的制备方法,广泛用于制备纳米材料.
Li等人利用水热过程中调控不同溶剂的方法,得到了不同形貌的前驱体In（OH）3,经过高温煅烧得到了三种结构,分别为多孔微球、纳米立方体和纳米盘.Li等人利用水热法合成多孔纳米一微米立方结构的In2O3.Fu等人在工作中,通过加入六亚*四胺,并以In（NO3）3为In源制备出了棒状的In2O3.
2.纳米ln203的应用
2.1纳米In203在光催化领域的应用
hi203是一种宽带隙的半导体材料,可以被大于带隙能的吸收光子的能量所激发,产生电子一空穴对,与吸附在表面的底物分别发生氧化和还原反应.目前In2O3在光催化降解等方面已经取得了一些成果.Wang等利用水热法成功制备出胡桃状的In2O3纳米球,可见光降解罗丹明B活性在300min内可以降解完全,表现出良好的活性.Wu等通过水热法结合热处理合成出了3D花状多孔菱形 （rh-In2O3）纳米结构.在可见光下,实现光催化降解四环素,表现出了良好的性能.Zhang等通过P123辅助的溶剂热过程,制备了体心立方氧化铟（bcc-In2O3）空心微球,表现出较高的光催化降解气体甲苯的效率.
2.2纳米In2O3在光电领域的应用
In2O3过去在显示器、太阳能电池等光电器件领域应用较广,对其电学特性研究较多.近年来,人们开始对其光学性质进行研究,因為氧化铟属于n型透明半导体氧化物,禁带宽度较大和电阻率较小,是一种较好的导电材料.人们将其制备成透明导电氧化物（TCO）薄膜而广泛应用于各种光电器件设备.此外,经过掺杂金属元素,如钛、钼等可使得TCO薄膜具有较好的的透光性和导电性.Kang等在研究中,为了改善金属氧化物在低温溶液反应形成的In2O3薄膜晶体管（TFT）,利用硝酸铟膜,暴露于紫外一臭氧30分钟,然后在200℃退火.研究结果表明,硝酸铟在处理后发生冷凝,紫外线臭氧减少了氧空位的数量,并增加氧化铟膜中金属一氧一金属键的数量,使得其电器件性能较高.
2.3纳米In2O3在气敏传感器中的应用
In2O3材料存在较多的氧空位和离子间隙,提供了反应的活性位以及电子转移通道,且具有高的比表面积,有利于对底物的物理吸附、化学吸附,这些使得纳米In2O3作为气体传感材料具备高灵敏度、高响应和高选择性等优点,在该气体传感器领域取得了一定的进展.Patil等在研究中,通过使用简单的喷雾热解法沉积得到立方晶体结构氧化铟（In2O3）厚膜.In2O3膜以0.07M溶液浓度沉积时检测到的最大传感器响应（ Rg/Ra）在150°C时,对于100ppm的N02气体,为33.45；Shaalan等提出了一种制作氧化铟（In2O3）透明薄膜用于甲烷气体传感器的简单方法.使用铟作为原料以通过简化的热蒸发法引导In2O3膜的沉积膜的透射率（T）高达96%.光学带隙（Eg）为3.68eV.制备的薄膜可检测浓度远低于爆炸极限的CH4气体,表现出很好的传感器响应特性和稳定性.
3.结论与展望
纳米In2O3因其具有高可见光透过率、高电导率、催化活性较好等优点,在气敏元件、光电、催化剂等领域极具应用前景.对于材料的合成方面,在制备工艺的选择上、制备条件的精确控制上,以及在应用方面的拓展取得了一定进展,达到了一些效果.但是,目前还存在一些亟待解决的问题,如对高纯度的H-In2O3的制备工艺有待进一步提高、如何对纳米In2O3材料进行更精准的调控、如何提高催化性能等,如何深入研究催化机理及气敏机理,这些将成为今后重要研究内容,需要科研工作者为发展高性能纳米In2O3材料进行进一步研究.
结论：关于本文可作为相关专业制备工艺论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文纳米乳的制备工艺论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
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