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静电纺丝法制备纳米氧化铟锡及其导电性能

任鑫川 ,  刘苏婷 ,  李志慧 ,  宋承堃 ,  代云茜 ,  孙岳明

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引用本文: 任鑫川, 刘苏婷, 李志慧, 宋承堃, 代云茜, 孙岳明. 静电纺丝法制备纳米氧化铟锡及其导电性能[J]. 无机化学学报, 2021, 37(3): 491-498. doi: 10.11862/CJIC.2021.020 shu
Citation:  Xin-Chuan REN, Su-Ting LIU, Zhi-Hui LI, Cheng-Kun SONG, Yun-Qian DAI, Yue-Ming SUN. Fabrication of Indium Tin Oxide Nanostructures by Electrospinning and Their Electrical Conductivity[J]. Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2021, 37(3): 491-498. doi: 10.11862/CJIC.2021.020 shu

静电纺丝法制备纳米氧化铟锡及其导电性能

  • 东南大学化学化工学院, 南京 211189

    • 通讯作者: 代云茜, E-mail: daiy@seu.edu.cn; 孙岳明, E-mail: sun@seu.edu.cn
  • 基金项目:

    中央高校基本业务费 3207042009C2

  • #共同第一作者。
摘要: 采用静电纺丝-溶胶凝胶法，以SnCl2、InCl3、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等为原料，乙醇胺为水解控制剂，合成了超细氧化铟锡（ITO）纳米纤维及富氧缺陷的ITO纳米颗粒。采用透射电子显微镜（TEM）、选区电子衍射（SAED）、扫描电子显微镜（SEM）、热重分析（TGA）、X射线衍射（XRD）、X射线电子能谱（XPS）、四探针电阻仪，系统研究了超细ITO纤维及颗粒的形貌、晶型、氧缺陷及导电性能。在400℃空气煅烧后，纤维中的PVP高分子骨架发生热分解，获得超细、多孔ITO纳米纤维，晶型为立方相。进一步升高煅烧温度至800℃，ITO纳米纤维转变为富氧缺陷的纳米颗粒，晶格氧空位含量高达38.9%。随着煅烧温度升高，Sn4+掺入到In2O3晶格中，发生晶格膨胀，晶面间距增大。煅烧温度由400℃升高至800℃，未发生立方相向六方相的转变，晶型稳定，晶粒尺寸从32 nm生长到44 nm，晶格应变（ε0）从1.943×10-3减小至1.422×10-3，应变诱导的晶格弛豫逐渐减小。此外，高温煅烧可抑制In2O3晶粒（111）晶面的增长，随着In2O3的（400）与（222）晶面比值（I（400）/I（222））的增加，ITO电导率逐渐升高。在800℃获得的ITO纳米颗粒导电率最高。

English

  • 静电纺丝(电纺)，是一种简单易行、连续制备一维(1D)纳米纤维的方法。近年来，采用静电纺丝技术，可以大规模地制备并工业化生产一维纳米材料，目前商业化的日产量已高达2.0×107 m2 [1]。预计到2021年底，全球纳米纤维的市场可达到10亿美元[2]。近年来，将静电纺丝技术和溶胶-凝胶法结合起来可以制备各类氧化物纳米纤维。通过静电纺丝法制备的氧化物纳米纤维具有一系列独有的特征和性质，比如特有的一维结构、长径比大、高比表面积、多孔、分等级的结构等[3-5]。为了获得高质量、可控的氧化物纳米纤维，合成步骤主要为：选配适宜的高分子和氧化物前驱物及易挥发溶剂，配制为均匀、可纺的溶液；在适合的温度、湿度、电压下，进行电纺，获得高分子/氧化物前驱物复合纳米纤维；选择适宜的温度煅烧上述复合纳米纤维，去除高分子载体，获得理想的氧化物晶型[1]。至今，文献已报道超过100多种组分、尺寸不同的氧化物纳米纤维[6-8]。

    氧化铟锡(indium tin oxide，简称ITO)作为重要的半导体，因具有良好的化学稳定性[1]、宽带隙(3.5~ 4.3 eV)、对酸碱的耐腐蚀性能，被广泛应用于传感、电子、信息领域[9-10]。此外，因在可见光区具有较高的透明度和较低的方阻，ITO常用于太阳能电池[11]等各类光伏器件。通常，借助昂贵的磁控溅射、蒸镀等设备，传统的ITO可通过如直流溅射、射频溅射、电子束蒸发等高耗能工艺获得[12]。然而ITO中的铟(In)作为一种稀有金属元素，在地壳中的含量非常少，而靶材的利用率较低，只有20%[13]，产率低。采用静电纺丝法可简便地合成ITO纳米纤维，直径多在200~500 nm，具有良好的导电率，常用于传感器及导电玻璃[10, 14]。然而，由于ITO纳米纤维通常为圆柱状，与玻璃基底往往接触不良，导致导电率不佳[15]。将ITO纳米纤维直径减小到100 nm，可获得超细纳米纤维，但由于其直径过细，易断裂，仍需要优化电纺参数及煅烧温度等。此外，传统ITO膜的质量与ITO纳米颗粒的尺寸和形貌有很大关系，比如，磁控溅射采用的ITO靶材的密度、纯度和电性能很大程度决定ITO膜的质量，而ITO粉体的形貌和粒径极大地影响了ITO靶材性能[16]。制备形貌规整、尺寸均匀的ITO纳米颗粒有利于获得性能优异的ITO薄膜。随着纳米科技的飞速发展，目前制备ITO纳米颗粒的方法有溶胶-凝胶法、共沉淀法、减压-挥发氧化法、熔体雾化-燃烧法、喷雾热分解法等[17]。其中，物理法制备的纳米颗粒纯度低、粒径大、粒度分布宽；湿化学方法合成的纳米颗粒具有纯度高、晶型单一、粒度均匀的优点[17]，但湿化学法的合成步骤较多、颗粒表面往往残留表面活性剂，需要探索一种制备ITO纳米材料的简便途径。与传统方法合成的1D纳米结构不同，静电纺丝制备的氧化物纳米纤维为多孔结构，实际是由微小(几到几十纳米)纳米颗粒组成，通过调控ITO纤维的煅烧温度有望获得粒径、形貌均一的ITO纳米颗粒。

    我们通过静电纺丝结合溶胶-凝胶法，合成了ITO纳米纤维，并通过提高煅烧温度，获得晶粒规整度和结晶度高的ITO纳米颗粒。系统研究了煅烧温度对ITO形貌、晶型的影响。其中，在800 ℃下得到的ITO纳米颗粒的形貌规整度和结晶度最高，氧空位浓度高达38.9%。进一步，研究了不同煅烧温度下获得的系列纳米ITO材料的XRD特征峰强度比值与电导率的关系。本研究提供了一种简单、制备形貌规整超细ITO纳米纤维及纳米颗粒的方法，可为简便制备性能优良的纳米ITO提供参考。

    1.   实验部分

    1.1   原料与试剂

    氯化铟(InCl3，99.9%，麦克林)；氯化亚锡(SnCl2，99.9%，麦克林)；乙醇胺(HO(CH2)2NH2，99.9%，西格玛-奥德里奇)；聚乙烯吡咯烷酮(PVP，Mw≈1.3×106，西格玛-奥德里奇)；无水乙醇(ethyl alcohol，99.9%，国药)；N，N-二甲基甲酰胺(DMF，99.9%，西格玛-奥德里奇)。

    1.2   ITO纳米纤维及纳米颗粒的合成

    将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于5.4 mL无水乙醇及4.5 mL的DMF中，制成质量分数为9% 的透明溶液并搅拌12 h，称量InCl3及SnCl2固体颗粒，使加入的铟-锡的原子比为9∶1。将含有铟、锡的前驱液溶解于体积比为1.2∶1的乙醇-DMF混合液中，配制成铟-锡总浓度为0.1 mol·L-1的透明溶液[15]，混合过程需保持环境干燥，避免SnCl2吸水潮解。此后，将In3+/Sn2+混合溶液均匀搅拌3 h后加入0.64 μL乙醇胺，加入乙醇胺的物质的量为In3+/Sn2+总物质的量的0.025%，加入乙醇胺后，将溶液搅拌20 min，搅拌完成后将In3+/Sn2+混合溶液同PVP溶液充分混合，随后加入0.25 mL超纯水并搅拌均匀。最后将得到的无色透明的静电纺丝前驱液，在工作电压为17.5 kV、纺丝液的流出速度为0.5 mL·h-1、接收器与针头的间距为12.0 cm的条件下进行纺丝，合成InCl3/SnCl2/ PVP复合纳米纤维。将电纺InCl3/SnCl2/PVP复合纳米纤维在350、400、500、600、700及800 ℃的空气氛围中进行煅烧，升温速率为4.2 ℃·min-1, 获得ITO纳米颗粒(图 1)。

    图 1

    图 1.  静电纺丝法制备ITO纳米颗粒的合成流程图
    Figure 1.  Schematic of electrospinning protocol of the fabrication of the ITO nanoparticles
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    1.3   表征与测试

    采用TecnaiG2透射电子显微镜(TEM，荷兰FEI，200 kV)及场发射扫描电镜(SEM，FEI Inspect F50，10 kV)对纳米ITO的微观结构进行表征。采用X射线光电子能谱仪(XPS，Esea Lab 250，Thermo-VG Sci- entific)测试样品的电子能谱信息。使用X射线衍射仪(XRD, Bruker，D8 advance，Cu Kα辐射，λ=0.154 06 nm)分析纳米ITO的晶体结构，电压40 kV，电流30 mA，扫描范围为10°~90°。使用SDT Q600热分析仪进行热重(TGA)测试，测试氛围为空气，升温速率为10 ℃·min-1。用数字式四探针测试仪(RTS-9，广州四探针科技有限公司)测试样品的电导率。

    2.   结果与讨论

    2.1   ITO纳米纤维及纳米颗粒的制备与表征

    在电纺过程中，前驱液在静电射流过程中与空气接触，溶剂快速挥发，纤维固化，同时SnCl2、InCl3与空气中的微量水发生水解反应[18]。如果水解过快，往往导致喷丝口堵塞，终止电纺过程；如果凝胶过程过快，喷射细流拉伸性将下降，形成粗细不均一的纤维[19]。为此，我们加入乙醇胺调控水解速率，获得稳定、连续可纺纤维。如图 2A和3A所示，所获纳米纤维具有高长径比及光滑表面，纤维的平均直径为~115 nm。由于PVP高分子和SnCl2、InCl3具有良好的分散性，未出现InCl3、SnCl2水解产物与PVP相分离的现象。将复合纳米纤维在350 ℃煅烧后(图 2B)，纤维表面形成了尺寸较小的ITO纳米颗粒。产生这种结构的主要原因是煅烧过程中由于外部环境升温速率过快，纤维的外部与热空气密切接触导致热分解速率沿半径方向产生温度差，纤维外部的组分先热分解为晶粒较小的ITO纳米颗粒，纤维内部的组分由于PVP的包裹还没有形成ITO纳米颗粒。当煅烧温度升高为400 ℃时(图 2C和图 3B)，纤维进一步热分解，比350 ℃时的直径进一步减少，由~80 nm降低到~55 nm。同时纳米纤维表面的细小颗粒转变为花状结构，纳米颗粒的直径大幅度增加至~80 nm。图 2D为500 ℃下纳米ITO的TEM照片，此时，由于PVP大量分解，纤维结构消失。另外，随着煅烧温度的升高，纳米ITO的颗粒尺寸进一步增大到~100 nm，此时依然为类似花状的形貌。当煅烧温度升高到600 ℃时(图 2E和图 3C)，形成的ITO纳米颗粒的形貌规整度提高，由类似花状的颗粒转变为六方形的形貌，颗粒的边缘变得规整。当煅烧温度进一步增加到800 ℃时，由图 2F和图 3D可知，ITO纳米颗粒均表现出六方形形貌，颗粒尺寸增大到~115 nm。相较于其他合成方法得到的ITO纳米颗粒[16, 20]，用静电纺丝法合成的ITO颗粒规整程度较高，颗粒尺寸较大。

    图 2

    图 2.  InCl3/SnCl2/PVP复合纳米纤维在(A) 煅烧前及在(B) 350 ℃、(C) 400 ℃、(D) 500 ℃、(E) 600 ℃、(F) 800 ℃煅烧2 h后的TEM图
    Figure 2.  TEM images of composite InCl3/SnCl2/PVP nanofibers (A) before and after being calcined at (B) 350 ℃, (C) 400 ℃, (D) 500 ℃, (E) 600 ℃, and (F) 800 ℃, respectively
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    图 3

    图 3.  A) ITO复合纳米纤维及在(B) 400 ℃、(C) 600 ℃和(D) 800 ℃煅烧后纳米ITO的SEM照片
    Figure 3.  SEM images of the (A) as⁃spun ITO composite nanofibers and ITO nanostructures annealed at different temperatures of (B) 400 ℃, (C) 600 ℃ and (D) 800 ℃
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    图 4A为800 ℃下合成的ITO纳米颗粒的HRTEM图片，从图中可以看出，ITO纳米颗粒晶面间距为0.312 nm，对应于In2O3的(222)晶面间距。标准的In2O3的(222)晶面间距为0.288 nm[21-22]，In2O3晶面间距的增加主要是因为Sn4+的原子半径为0.071 nm，而In3+的原子半径为0.081 nm，两者的原子半径差距很小，Sn4+容易掺入到In2O3晶格中从而使晶格膨胀、间距增大。图 4B为800 ℃煅烧后ITO纳米颗粒的选区电子衍射(SAED)图片，可观察到图中的斑点排布规整有序，显示单晶所特有的规则点阵，说明在800 ℃下烧结的ITO纳米颗粒为规整的单晶。

    图 4

    图 4.  800 ℃下ITO纳米颗粒的(A) HRTEM和(B) SAED照片
    Figure 4.  Representative (A) HRTEM image and (B) SAED image of the ITO nanoparticles annealed under 800 ℃
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    2.2   纳米纤维的热重分析

    图 5为InCl3/SnCl2/PVP复合纳米纤维及PVP在空气气氛中的热分解曲线。由图 5可知，300 ℃前纳米纤维分解速率缓慢，主要为吸附在纤维表面的水分及有机溶剂的去除，及氯化铟/锡在聚合物侧链中的分解和PVP的脱水降解。300 ℃后由于纤维内部PVP链的断裂开始剧烈地分解，纳米纤维质量快速下降，至340 ℃时趋于平缓。340 ℃后，纳米纤维质量下降趋缓，主要是由于氯化物的去除使ITO结晶以及氯化铟的分解[23]。800 ℃时PVP已经分解完全，此时InCl3/SnCl2/PVP复合纳米纤维已全部转化为ITO纳米颗粒。结合TGA、TEM、SEM结果分析，在煅烧过程中，PVP被选择性地烧除，ITO氯化物前驱体逐步转化为ITO纳米颗粒。当煅烧温度为400 ℃时，由于PVP未分解完全并且纤维外部与热空气密切接触，在纤维外表面形成少量的ITO纳米颗粒。进一步提高煅烧温度到600 ℃时，随着PVP进一步分解，纤维基质分解完全。800 ℃时，纳米纤维全部转变为方形ITO纳米颗粒，形貌规整，结晶度高，尺寸增加，得到的ITO纳米颗粒的形貌接近正六面体。

    图 5

    图 5.  InCl3/SnCl2/PVP复合纳米纤维的TGA曲线
    Figure 5.  TGA curves of the InCl3/SnCl2/PVP composite nanofibers
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    2.3   ITO纳米颗粒的物相分析

    图 6为400、600、700及800 ℃下ITO纳米颗粒的XRD图，并与In2O3的标准PDF卡片(PDF No.71- 2195)进行比对[24]。由图 6可知，400、600、700及800 ℃下煅烧的ITO纳米颗粒，在2θ为21.6°、30.6°、35.5°、37.9°、45.8°、51.1°及60.7°处均出现衍射峰，这些峰对应于立方相结构(c-ITO)In2O3的(211)、(222)、(400)、(411)、(431)、(440)及(622)晶面。随着煅烧温度的升高，In2O3的(222)晶面对应的衍射峰向低角度偏移。这是因为高温煅烧导致晶格膨胀、晶面间距增大，从而使衍射角发生偏移[25]。XRD图中未发现SnO2的特征衍射峰。为获得In2O3平行样品，在电纺溶液中不添加SnCl2前驱物，在相同条件下进行电纺及煅烧。当煅烧温度为800 ℃时，In2O3的(222)晶面对应的衍射峰为30.398°，而ITO中In2O3的衍射峰为30.359°。晶面间距的增大导致XRD数据中对应的衍射峰向小角度偏移，同时并结合HRTEM的分析结果，证明Sn4+能够掺入到In2O3的晶格中。不同温度下ITO纳米颗粒的平均尺寸D可以根据Debye- Scherrer公式[26]进行计算：

    $ D = \frac{{0.89\lambda }}{{\beta \cos \theta }} $

    		(1)

    图 6

    图 6.  In2O3纳米纤维和ITO纳米颗粒在400、600、700及800 ℃时的XRD图及In2O3标准图
    Figure 6.  XRD patterns of the In2O3 nanofibers, ITO nanoparticles annealed under 400, 600, 700, 800 ℃ and the standard pattern of In2O3
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    式中，θ为所计算晶面的Bragg角，β为对应衍射峰的半高宽，λ为XRD测试时的X射线波长。表 1是不同温度下ITO纳米材料的晶粒尺寸，可以看出随着温度的升高，纳米颗粒的尺寸呈现出增长的趋势，在800 ℃时晶粒尺寸最大。主要是随着温度的升高，PVP基质的选择性去除使由微小纳米晶组成的纳米纤维发生烧结，生长成较大的纳米晶。XRD分析结果表明，所合成的ITO纳米颗粒，具有较大的晶粒尺寸和较高的结晶度。另外，根据ITO样品的Bragg角、半高宽β和晶体尺寸D，其晶格应变(ε0)可以通过公式计算[27]：

    $ {\varepsilon _0} = \frac{\lambda }{{D\cos \theta }} - \frac{\beta }{{\tan \theta }} $

    		(2)

    表 1

    表 1  不同温度下制备的ITO纳米颗粒的晶粒尺寸、晶格应变
    Table 1.  Crystalline size and lattice strain of ITO nanoparticles prepared at different aging temperatures
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    Temperature / ℃ D / nm ε0
    400 32.06 1.943×10-3
    600 35.88 1.736×10-3
    700 36.85 1.689×10-3
    800 43.79 1.422×10-3

    由表 1可知，随着温度的升高，ITO纳米颗粒的晶格应变值逐渐减小。这主要是由于当纳米颗粒有高结晶度，应变和应变诱导的晶格弛豫会减小[28]。升高煅烧温度使ITO纳米颗粒的形貌规整度和结晶度提高，尺寸增加，同时ITO的晶格应变表现为逐渐降低的趋势。另外，当煅烧温度由400 ℃升高至800 ℃，未发生立方相(c-ITO)向六方相(h-ITO)的转变，证明了合成的ITO纳米颗粒晶型稳定。

    2.4   ITO纳米颗粒的XPS分析

    800 ℃下煅烧合成的ITO纳米颗粒的XPS谱图如图 7所示，其中图 7A为全扫描谱图，图 7B、7C、7D分别为In3d、Sn3d和O1s的高分辨XPS谱图。图 7A表明所合成的ITO纳米颗粒中含有In、Sn及O元素。图 7B表明，ITO中的In3d电子主要由In3d5/2和In3d3/2两个峰组成，其结合能峰位为451.83和444.13 eV，峰差值为7.70 eV，与In2O3的结合能差值相吻合[29]；图 7C表明，Sn3d峰可分为Sn3d5/2和Sn3d3/2两个峰，其中，Sn3d5/2的结合峰位为486.33 eV，Sn3d3/2的结合能峰位为494.78 eV，二者的结合能峰位差为8.45 eV，与SnO2当中的Sn4+离子的结合能相一致。图 7D表明，O1s有3个结合能峰位，分别是529.6、530.4和531.3 eV，对应于In—O键中的氧、Sn—O键中的氧和以及存在缺陷时In—O键中的氧[30]，其中O1s谱中氧空位的含量为38.9%。张怡青等[20]通过共沉淀法制备的ITO纳米颗粒的氧空位含量为27.8%，说明通过静电纺丝法合成的ITO纳米颗粒具有更高的氧空位含量。研究表明，当ITO纳米颗粒存在较多的氧空位时，具有更高的载流子密度，导电性也越高[16]。

    图 7

    图 7.  800 ℃下的ITO纳米颗粒的(A) XPS全谱图及(B) In3d、(C) Sn3d和(D) O1s的高分辨XPS谱图
    Figure 7.  (A) XPS survey, (B) In3d, (C) Sn3d, and (D) O1s high resolution XPS spectra of ITO nanoparticles annealed under 800 ℃
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    通过对合成ITO纳米颗粒的表征可知，其具有较高的结晶度和氧空位含量，有利于提高ITO的导电性能。另外，XRD峰强度比可以反映ITO的电导率，沿(111)面生长的ITO颗粒具有不均匀的氧空位分布，可容纳更多的间隙氧原子[16]。间隙氧原子可以与ITO晶格中的Sn原子结合降低载流子浓度，因此抑制(111)面的取向增长可以得到高密度的自由电子，相对自由电子密度可以用XRD峰强度比I(400)/ I(222)来表征[16]。

    2.5   纳米ITO的导电性能

    在室温下，分别将不同煅烧温度下合成的ITO纳米颗粒在乙醇中分散均匀，将悬浊液滴涂在玻璃片表面，自然晾干后，形成ITO膜(图 8A)，采用四探针测试仪测量其导电率。图 8B为不同温度下ITO的电导率与XRD特征峰强度比。由图 8B可知，ITO的电导率与I(400)/I(222)数值变化相对应，800 ℃时ITO纳米颗粒的导电性最佳。根据前文TGA曲线可知，当煅烧温度为400和600 ℃时所制得样品的内部残留部分PVP，导致ITO的电导率偏低。煅烧温度为800 ℃时制得的ITO纳米颗粒尺寸较大，从TEM及SEM照片可以看出，ITO纳米颗粒之间发生烧结从而合并生长在一起，有利于电子的传输，从而使得电导率增大。另外，由于纳米颗粒粒径较大时，比表面积较低，电子在颗粒表面散射程度较小，XRD峰强度高，因此电导率高[16]。相比于赵燕熹等[17]通过共沉淀法合成的ITO纳米材料导电率(2.704 μS· cm-1)，通过静电纺丝法合成的纳米ITO氧空位较多，电导率更高(86.4 μS·cm-1)。

    图 8

    图 8.  (A) 室温制备纳米ITO薄膜的流程示意图; (B) 不同煅烧温度合成的ITO电导率及I(400)/I(222)比值
    Figure 8.  (A) Schematic of fabrication process of ITO film at room temperature; (B) Electrical conductivity of the ITO nanostructures obtained at different calcination temperatures and the corresponding I(400)/I(222) values
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    3.   结论

    通过静电纺丝法合成了InCl3/SnCl2/PVP复合纳米纤维，经高温煅烧处理后，纳米纤维逐步转变为富氧缺陷的ITO方形纳米颗粒，得到的ITO晶粒大小在32~44 nm之间。随着煅烧温度的升高，ITO纳米颗粒的晶粒尺寸逐渐增大，未发生立方相向六方相的转变，晶型稳定，800 ℃下得到的ITO纳米颗粒的形貌最为规整，结晶度高。相比于其他方法合成的ITO纳米材料，其氧缺陷空位较多，具有较好的导电性能。本研究所采用的合成方法及原料均为低毒性或无毒性，合成过程操作简便，对环境污染小，可为简便大量合成ITO纳米颗粒及ITO薄膜提供新的化学合成策略。


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  • 图 1  静电纺丝法制备ITO纳米颗粒的合成流程图

    Figure 1  Schematic of electrospinning protocol of the fabrication of the ITO nanoparticles

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    图 2  InCl3/SnCl2/PVP复合纳米纤维在(A) 煅烧前及在(B) 350 ℃、(C) 400 ℃、(D) 500 ℃、(E) 600 ℃、(F) 800 ℃煅烧2 h后的TEM图

    Figure 2  TEM images of composite InCl3/SnCl2/PVP nanofibers (A) before and after being calcined at (B) 350 ℃, (C) 400 ℃, (D) 500 ℃, (E) 600 ℃, and (F) 800 ℃, respectively

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    图 3  A) ITO复合纳米纤维及在(B) 400 ℃、(C) 600 ℃和(D) 800 ℃煅烧后纳米ITO的SEM照片

    Figure 3  SEM images of the (A) as⁃spun ITO composite nanofibers and ITO nanostructures annealed at different temperatures of (B) 400 ℃, (C) 600 ℃ and (D) 800 ℃

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    图 4  800 ℃下ITO纳米颗粒的(A) HRTEM和(B) SAED照片

    Figure 4  Representative (A) HRTEM image and (B) SAED image of the ITO nanoparticles annealed under 800 ℃

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    图 5  InCl3/SnCl2/PVP复合纳米纤维的TGA曲线

    Figure 5  TGA curves of the InCl3/SnCl2/PVP composite nanofibers

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    图 6  In2O3纳米纤维和ITO纳米颗粒在400、600、700及800 ℃时的XRD图及In2O3标准图

    Figure 6  XRD patterns of the In2O3 nanofibers, ITO nanoparticles annealed under 400, 600, 700, 800 ℃ and the standard pattern of In2O3

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    图 7  800 ℃下的ITO纳米颗粒的(A) XPS全谱图及(B) In3d、(C) Sn3d和(D) O1s的高分辨XPS谱图

    Figure 7  (A) XPS survey, (B) In3d, (C) Sn3d, and (D) O1s high resolution XPS spectra of ITO nanoparticles annealed under 800 ℃

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    图 8  (A) 室温制备纳米ITO薄膜的流程示意图; (B) 不同煅烧温度合成的ITO电导率及I(400)/I(222)比值

    Figure 8  (A) Schematic of fabrication process of ITO film at room temperature; (B) Electrical conductivity of the ITO nanostructures obtained at different calcination temperatures and the corresponding I(400)/I(222) values

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    表 1  不同温度下制备的ITO纳米颗粒的晶粒尺寸、晶格应变

    Table 1.  Crystalline size and lattice strain of ITO nanoparticles prepared at different aging temperatures

    Temperature / ℃ D / nm ε0
    400 32.06 1.943×10-3
    600 35.88 1.736×10-3
    700 36.85 1.689×10-3
    800 43.79 1.422×10-3
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  • 发布日期:  2021-03-10
  • 收稿日期:  2020-10-06
  • 修回日期:  2020-11-13
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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