长春应化所发明一种绿色环保型高导电率纳米粉体材料

2010-11-10 15:31 来源: 中国科学院
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  中国科学院长春应用化学研究所杨小牛研究员等科研人员发明的“一种高电导率铝掺杂氧化锌纳米粉体及其制备方法”专利,获得了国家知识产权局的授权。

  透明导电氧化物(TCO)具有优良的电学、光学性能及化学稳定性,被广泛应用于太阳能电池、平板显示器、光伏器件、有机光发射二极管、透明薄膜晶体管及导电复合材料等诸多领域。随着世界范围内对透明导电氧化物的需求量急剧增加,氧化锌基纳米材料因其无毒、低成本、颜色浅,且具有屏蔽紫外线、吸收红外线及抗菌防霉作用等诸多优点而成为最富有发展前景的一类透明导电氧化物。但是,怎样提高半导体氧化锌材料的电导率成为拓展其应用的关键所在。另一方面,单分散纳米晶体的性能非常依赖于其形貌、粒径大小和分布。因此,如何制备形貌可控的氧化锌基纳米晶体是技术上的另一难题。化学气相沉积法、气相浓缩法和低温喷雾热解法等物理方法需要及其复杂和昂贵的制备系统。共沉淀法制备的掺杂型氧化锌纳米晶体粒径分布宽并且形貌不可控。因此,同时精确的控制氧化锌基纳米晶体的形貌和理想的电导率依然是一个巨大的挑战。

  在国家基金委和中科院的大力支持下,杨小牛课题组发明了一种高电导率铝掺杂氧化锌纳米粉体及其制备方法。具体是利用溶剂热反应制备形貌可控的铝掺杂氧化锌纳米粉体,然后在氢气气氛下后处理,得到了纳米级的导电粉体。铝掺杂氧化锌纳米粉体的电学性能是通过引入缺陷成功得到的。利用此方法制备的铝掺杂氧化锌纳米粉体高结晶度、均匀掺杂、形貌可控,分散性和重复性好, 其体积电阻率最低可达15 Ω• cm。通过调整溶剂的种类,还可以合成不同粒径的纳米粉体。粒径小于100纳米的粉体具有吸收紫外线和透过可见光的优良光学性能。

  利用本发明得到的导电纳米粉体在科学研究和工业化生产中都具有很大的应用前景,如电子设备上的透明导电电极、抗静电复合材料中的导电填料甚至是未来电子设备系统中的纳米元件。该方法简单易行,周期短,成本低,重复性高,不用表面活性剂及模版,可以进行规模化生产。需要指出的是,该发明还为其他透明导电氧化物提供了一个制备单分散纳米结构的新途径。