38掺杂元素Fe、Sn对薄膜性能的影响.DOC

添加Fe、Sn对氧化铈防紫外膜性能的影响 张爱华1，李梅2 （1.四川工程职业技术学院，四川德阳 618000；2.内蒙古科技大学，内蒙古包头 014010） 摘要：采用交叉镀膜的方法制备了玻璃基氧化铈防紫外膜，研究添加Fe、Sn对氧化铈薄膜表面、耐酸性以及可见光紫外线透过率的影响。结果表明，在CeO2溶胶掺杂Fe、Sn，随着添加量的增加，可见光区透过率相差不大，紫外光透过率降低，铁的最佳添加量为1%，的最佳添加量为3%，且两种掺杂耐酸性较好。 关键词：氧化铈；紫外可见光透过率；溶胶凝胶法；耐酸性 of Fe and Sn Doping on Performance of Cerium Oxide Anti-ultraviolet Film ZHANG Ai-hua1, LI Mei2 (1. Sichuan Engineering Technical College, Deyang 618000, Sichuan, China; 2. School of Materials and Metallurgy, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou 014010, Inner Mongolia, China) Abstract: Cerium oxide with coating of anti-UV light was produced by Cross Coating Method. The effects of Fe and Sn doping on film surface, acid resistance and VIS-UV transmittance of cerium oxide were investigated. The results show that VIS transmittance of films were small and UV transmittance was low with increase of doping amount of Fe and Sn in sol of CeO2. The optimum doping amount of iron and tin is 1% and 3% respectively. Mixed doping has better acid resistance. Key words: CeO2; UV-VIS transmittance; sol-gel method; acid resistance 纳米CeO2具有很强的紫外线吸收能力，而且对可见光无特征吸收，透过性好紫外吸收和屏蔽效果很好通过CeO2掺杂可以制得不同用途的玻璃和薄膜，如红外线透过玻璃防紫外线玻璃[12]、防紫外线薄膜[3]。硝酸铁加入到CeO2溶胶配方中，能够强烈吸收紫外线，且Fe2+也对红外线有强烈吸收[4]。元素铈与锡两者在紫外区均具有强吸收带，这是由于结构中的电子从价带跃迁到导带引起的[5]；SnO2是宽带隙半导体，带隙能为3.8 eV，对紫外线具有强烈的吸收。国内对于稀土离子防紫外的研究主要掺杂来提高材料的性能，对于稀土薄膜的研究很少。例如在TiO2薄膜中加入稀土元素[6]，提高了防紫外效果。Zhou等[7]采用溶胶凝胶法制备了不同比例的TiO2/CeO2复合薄膜。靳艾平等[8]采用溶胶凝胶技术，分别以Ti(OC4H9)4和Ce(NO3)3·6H2O为前驱体制备了Ti/Ce不同摩尔配比的TiO2-CeO2复合薄膜。 本文在二氧化铈防紫外膜的制备过程中，通过掺入元素Fe、Sn来改善稀土膜的防紫外效果及薄膜在载玻片上的附着力，并对其掺入量与防紫外性质的关系进行详细研究。 1 试验 1.1及设备 ：氯化铈(CeO2/ΣREO≥99.9%，ΣREO≥45%)；化学纯硝酸铁氯化亚锡；分析纯钛酸四丁酯乙酰丙酮。 设备：TV-1901I型双光束紫外分光光度计；鼓风干燥箱；浸渍提拉机；PW-1700型X射线衍射仪耐酸性测试是经l mo/lL溶液浸泡，然后利用紫外可见分光光度计进行测试，试验前后试样的可见光透过率的变化不应超过4，并且膜层不能有明显变化[9]。1.2 薄膜的制备 采用[3]的方法制备TiO2溶胶CeO2溶胶：称取8.57 g氯化铈溶于50 m无水乙醇中，搅拌至完全溶解，称取2.5 g乙酰丙酮加入溶液中，室温密封搅拌1.5 h。按一定摩尔比加入硝酸铁和氯化亚锡（掺杂元素占铈元素的摩尔量分别为0%、1%、3%、5%、7%、10%），继续密封搅拌30 min陈化放置。 收稿日期：2014-03-05 基金项目：国家杰出青年基金项目；教育部创新团队计划项目（IRT1065） 作者简介