Co掺杂ZnO薄膜的制备及其红外反射性能研究

• 作者: 石永亮 郭志猛 陈存广
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: sol-gel 红外反射率 Co掺杂 ZnO薄膜
• 年，卷（期）: 2020,（11）
• 所属期刊栏目: 表面功能化
• 页码范围: 184-190
• 页数: 7页
• 分类号: TG174
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.11.020

摘要

目的 提高真空保温管道中红外反射层的红外反射性能.方法 以四水合醋酸钴和二水合乙酸锌为金属离子源,利用溶胶-凝胶法制备了不同Co掺杂量的ZnO溶胶(Zn1–xCoxO,x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10).进一步采用提拉法在镜面316L不锈钢表面制备薄膜,经450℃退火处理3 h后得到所需样品.利用热重-差示扫描量热法(TG-DSC)表征Zn1–xCoxO凝胶在热处理时发生的干燥、晶化过程.利用X射线衍射仪(XRD)分析表征不同Co掺杂量的薄膜中的物相组成.利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察薄膜表面的微观形貌.利用能谱仪分析(EDS)热处理后薄膜表面的元素分布情况.利用UV-Vis-NIR分光光度计测试涂层的红外反射性能.结果 所得的Zn1–xCoxO溶胶在基体表面铺展良好,经热处理后晶粒分布均匀,表面致密无明显缺陷;涂敷Zn1–xCoxO薄膜后,样品红外反射性能得到明显改善,由纯基体的0.6355提升至最佳值0.8131(其中,x=0.06).同时,XRD结果表明掺杂并未导致样品物相的改变,薄膜材料仍然保持稳定的六角纤锌矿结构,但随着Co掺杂量的提高,样品在(101)晶面发生择优取向.经28 d 400℃有氧热处理后,试样仍能保持0.8018的较高反射率.结论 通过在红外反射层表面涂敷Zn1–xCoxO薄膜,不但可有效提高其红外反射率,还可对内部金属基体起到良好的保护作用,从而提高热力管道的隔热性能和使用寿命.