Co掺杂ZnO薄膜的制备及其红外反射性能研究

作者：石永亮; 陈存广^*; 郭志猛

来源：表面技术, 2020, 49(11): 184-190.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.11.020

• sol-gel
• 红外反射率
• Co掺杂
• ZnO薄膜

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。

• 单位
  北京科技大学; 河北工业职业技术学院