本發明屬于導電玻璃鍍膜液的制備方法,具體涉及一種fto鍍膜液的電化學制備方法、一種fto導電玻璃及其制備方法。
背景技術:
tco(transparentconductingoxide)導電玻璃,主要包括ito(氧化銦錫)、fto(氟摻雜氧化錫)、azo(鋁摻雜氧化鋅)等。其中,氟摻雜氧化錫(fluorinedopedtinoxide,簡稱fto)導電玻璃具有良好的熱穩定性,是目前制備染料敏化太陽能電池最優秀的基板,同時也是其他薄膜太陽能電池最重要的原材料之一。
fto導電玻璃可替換ito導電玻璃,可被廣泛用于液晶顯示屏,光催化,薄膜太陽能電池基底、染料敏化太陽能電池、電致變色玻璃等領域。
fto薄膜具有對可見光透光性好、紫外吸收系數大、電阻率低、化學性能穩定以及室溫下抗酸堿能力強等優點。fto導電玻璃,作為電池前電極的必要構件,市場需求迅速增長,成為了一個炙手可熱的高科技鍍膜玻璃產品。
用于制備fto薄膜的方法主要包括氣相沉積法(cvd)、濺射、熱蒸發法、溶膠凝膠法。目前fto鍍膜玻璃生產方式主要有兩種:化學氣相沉積法(apcvd)和磁控濺射法(pvd)。化學氣相沉積法可以生產大尺寸的玻璃,膜層穩定性最好,耐酸堿性能突出,易于存儲運輸,但透光性能和導電性能相對較差。磁控濺射法容易造成靶材浪費,成本高。
技術實現要素:
本發明的目的在提供一種fto鍍膜液的電化學制備方法,直接使用純金屬錫和電能作為原材料,成本低,工藝簡單,而且減少環境污染,提高產品性能。
本發明還提供了一種fto導電玻璃及其制備方法,制備的導電玻璃性能優異,具有良好的熱穩定性,而且,透光性好,抗酸堿能力強。
本發明提供的一種fto鍍膜液的電化學制備方法,包括以下步驟:
1)純金屬錫作為陽極材料、有機導電鹽的有機醇溶液為電解液、以惰性電極或不銹鋼作陰極,在無隔膜電解槽中通電電解,得到錫醇鹽溶液;
2)將去離子水加入步驟1)制備的錫醇鹽溶液,攪拌水解反應形成溶膠,調節ph至3-5;
3)然后,加入氟化氨水溶液,繼續攪拌,得到透明的fto鍍膜液。
進一步的,步驟1)中所述電解電流為直流電,電流強度為0.1-10a/dm2;電解時間為5-15h。
步驟1)中所述有機導電鹽為四丁基溴化銨、四丁基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨或芐基三甲基溴化銨。
步驟1)中所述有機醇為無水乙醇、丙醇,異丙醇或丁醇的一種或幾種的混合溶液。
步驟1)中所述的有機導電鹽,其濃度為0.1-10%。
步驟1)中所述惰性電極為鉛電極、碳棒或鉑電極。
步驟1)中所述通電電解時,體系溫度為20-30℃。
步驟2)中加入去離子水后,錫醇鹽的濃度為0.1-0.8mol/l。
步驟2)中攪拌水解形成溶膠在20-60℃溫度下進行。
步驟2)中攪拌水解時間6-24h。
步驟2)中調節ph所用的酸為甲酸、乙酸、鹽酸或硝酸中的一種或幾種。
步驟3)中氟化氨與錫醇鹽摩爾比為1:2-20。
步驟3)中攪拌反應時間6-28h。
一種fto導電玻璃的制備方法,制備方法為:
將上述制備的fto鍍膜液通過旋涂、輥涂、噴涂或浸涂的方法可制備fto導電玻璃。
旋涂、輥涂、噴涂或浸涂的工藝采用本領域公知的方法。
一種fto導電玻璃,采用上述方法制備得到。
與現有技術相比,本發明提供了一種fto鍍膜液的電化學制備方法,該方法直接使用純金屬錫和電能作為原材料,成本低,工藝簡單,而且減少環境污染,提高產品性能,制備的導電玻璃性能優異,具有良好的熱穩定性,而且,透光性好,抗酸堿能力強。
具體實施方式
為了更好地理解本發明的內容,下面結合具體實施例作進一步說明。應理解,這些實施例僅用于對本發明進一步說明,而不用于限制本發明的范圍。
實施例1
一種fto鍍膜液的電化學制備方法,包括以下步驟:
(1)在容積為10升的無隔膜電解槽中加入含有質量濃度為0.1%的四丁基溴化銨的無水乙醇溶液8升,插入工業純錫片作為陽極,不銹鋼作為陰極,攪拌下以電流強度為0.1a/dm2直流電電解電合成反應15h,得到錫醇鹽溶液。
(2)在上述反應器中加入適量的去離子水,使錫醇鹽的濃度為0.1mol/l,在20℃下攪拌水解反應形成溶膠,用鹽酸調節ph為3,按氟化氨與錫醇鹽摩爾比1:2比例加入氟化氨水溶液,攪拌28h得到一種透明的fto溶膠鍍膜液。
將步驟(2)得到的fto溶膠鍍膜液通過輥涂的方法可制備fto透明導電玻璃,方塊電阻為13.5ω/cm。
實施例2
一種fto鍍膜液的電化學制備方法,包括以下步驟:
(1)在容積為10升的無隔膜電解槽中加入含有質量濃度為10%的有四丁基氯化銨的無水乙醇溶液8升,插入工業純錫片作為陽極,不銹鋼作為陰極,攪拌下電流強度為10a/dm2直流電電解電合成反應5h,得到錫醇鹽溶液。
(2)在上述反應器中加入適量的去離子水,使錫醇鹽的濃度為0.8mol/l,在20℃下攪拌水解反應形成溶膠,用鹽酸調節ph為4,按氟化氨與錫醇鹽摩爾比1:20比例加入氟化氨水溶液,攪拌6h得到一種透明的fto溶膠鍍膜液。
將步驟(2)得到的fto溶膠鍍膜液通過旋涂的方法可制備fto透明導電玻璃,方塊電阻為13.8ω/cm。
實施例3
一種fto鍍膜液的電化學制備方法,包括以下步驟:
(1)在容積為10升的無隔膜電解槽中加入含有質量濃度為0.1%的四丁基溴化銨的無水乙醇溶液8升,插入工業純錫片作為陽極,鉛電極作為陰極,攪拌下電流強度為0.5a/dm2直流電電解電合成反應10h,得到錫醇鹽溶液。
(2)在上述反應器中加入適量的去離子水,使錫醇鹽的濃度為0.5mol/l,在20℃下攪拌水解反應形成溶膠,用乙酸調節ph為3.5,按氟化氨與錫醇鹽摩爾比1:5比例加入氟化氨水溶液,攪拌10h得到一種透明的fto溶膠鍍膜液。
將步驟(2)得到的fto溶膠鍍膜液通過噴涂的方法可制備fto透明導電玻璃,方塊電阻為14.5ω/cm。
實施例4
一種fto鍍膜液的電化學制備方法,包括以下步驟:
(1)在容積為10升的無隔膜電解槽中加入含有質量濃度為1%的十六烷基三甲基溴化銨的無水乙醇溶液8升,插入工業純錫片作為陽極,碳棒作為陰極,攪拌下電流強度為1a/dm2直流電電解電合成反應11h,得到錫醇鹽溶液。
(2)在上述反應器中加入適量的去離子水,使錫醇鹽的濃度為0.5mol/l,在20℃下攪拌水解反應形成溶膠,用甲酸調節ph為4,按氟化氨與錫醇鹽摩爾比1:10比例加入氟化氨水溶液,攪拌12h得到一種透明的fto溶膠鍍膜液。
將步驟(2)得到的fto溶膠鍍膜液通過浸涂的方法可制備fto透明導電玻璃,方塊電阻為14.6ω/cm。
實施例5
一種fto鍍膜液的電化學制備方法,包括以下步驟:
(1)在容積為10升的無隔膜電解槽中加入含有質量濃度為5%的芐基三甲基溴化銨無水乙醇溶液8升,插入工業純錫片作為陽極,碳棒作為陰極,攪拌下電流強度為5a/dm2直流電電解電合成反應6h,得到錫醇鹽溶液。
(2)在上述反應器中加入適量的去離子水,使錫醇鹽的濃度為0.3mol/l,在20℃下攪拌水解反應形成溶膠,用乙酸調節ph為5,按氟化氨與錫醇鹽摩爾比1:12比例加入氟化氨水溶液,攪拌20h得到一種透明的fto溶膠鍍膜液。
將步驟(2)得到的fto溶膠鍍膜液通過噴涂的方法可制備fto透明導電玻璃,方塊電阻為14.9ω/cm。
實施例6
一種fto鍍膜液的電化學制備方法,包括以下步驟:
(1)在容積為10升的無隔膜電解槽中加入含有質量濃度為6%的芐基三甲基溴化銨的無水乙醇溶液8升,插入工業純錫片作為陽極,鉛電極作為陰極,攪拌下電流強度為6a/dm2直流電電解電合成反應8h,得到錫醇鹽溶液。
(2)在上述反應器中加入適量的去離子水,使錫醇鹽的濃度為0.6mol/l,在20℃下攪拌水解反應形成溶膠,用硝酸調節ph為3,按氟化氨與錫醇鹽摩爾比1:8比例加入氟化氨水溶液,攪拌8h得到一種透明的fto溶膠鍍膜液。
將步驟(2)得到的fto溶膠鍍膜液通過旋涂的方法可制備fto透明導電玻璃,方塊電阻為15.4ω/cm。