摻雜多種氧化物的二氧化錫電極的制備與其性能的研究.pdf

1、二氧化錫電極是玻璃電熔爐的重要組成部分，隨著玻璃電熔技術(shù)的發(fā)展，對(duì)二氧化錫電極的性能提出了更高的要求。二氧化錫是一種n型半導(dǎo)體，具有耐高溫、耐侵蝕、高溫導(dǎo)電性優(yōu)良等特點(diǎn)，因此，幾乎可以用于所有玻璃品種的熔制。但目前國內(nèi)二氧化錫電極生產(chǎn)商極少，且產(chǎn)品偏中低檔，高品質(zhì)電極主要依賴進(jìn)口，研究國產(chǎn)化的高性能二氧化錫電極成為當(dāng)務(wù)之急。
　　 二氧化錫被廣泛運(yùn)用于氣敏陶瓷、壓敏陶瓷和薄膜等，但都針對(duì)性的研究其電學(xué)性能，而二氧化錫作為電極，對(duì)

2、其性能要求更高，需要電學(xué)性能和燒結(jié)性能俱佳，在本文如何提高其電學(xué)性能和燒結(jié)性能將被詳細(xì)介紹。
　　 本文從粉體制備、成型工藝與燒結(jié)工藝等方面做了細(xì)致研究，闡述了一種制備二氧化錫電極的新穎工藝。運(yùn)用共沉淀法制備了混合摻雜的二氧化錫原料，并且原料的粒徑達(dá)到納米級(jí)。由于納米粉體的燒結(jié)活性，可以改善二氧化錫的燒結(jié)性能。直接制得混合摻雜的二氧化錫原料，不僅簡化了工藝過程，還有效地降低二氧化錫中的有害雜質(zhì)。
　　 本文采用共沉淀法分

3、別制備了ZnO、Sb2O3、CeO2、MnO2摻雜SnO2粉體和各氧化物混合摻雜的SnO2粉體，通過X-射線衍射表征SnO2晶型和強(qiáng)度，并根據(jù)Scherrer公式計(jì)算粉體的平均粒徑為25nm。從XRD結(jié)果看出，摻雜未改變SnO2的晶型，并證明隨ZnO、CeO2含量的提高能促進(jìn)SnO2的結(jié)晶，而隨Sb2O3含量的提高抑制了SnO2的結(jié)晶。通過TEM觀測到SnO2粉體顆粒近似球形，隨著煅燒溫度升高，顆粒粒徑增大，且易團(tuán)聚。
　　 本

4、文研究了制備過程中添加劑的含量、成型壓力和燒結(jié)溫度對(duì)電極電阻率的影響情況，探討了ZnO、Sb2O3、CeO2的摻雜導(dǎo)電機(jī)理，證明了Sb2O3摻雜對(duì)提高SnO2電極的電學(xué)性能效果顯著，并確定了Sb2O3與CeO2的最佳比例為4：1。由于制備的實(shí)驗(yàn)樣品較小，采用常壓成型，并對(duì)比不同壓力成型時(shí)樣品的電阻率值，發(fā)現(xiàn)最佳成型壓力為30MPa。燒結(jié)溫度對(duì)電阻率的影響十分顯著，隨著燒結(jié)溫度的升高其電阻率下降。
　　 本文還研究了ZnO添加劑的

5、合理摻雜量對(duì)二氧化錫電極燒結(jié)性能的影響。探討了采用不同的燒結(jié)工藝，通過掃描電鏡表征、體積密度測定和電阻率測定，分析了ZnO添加劑含量從0～10wt％時(shí)對(duì)SnO2電極燒結(jié)性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明摻雜1wt％～3wt％的ZnO可以促進(jìn)了電極的燒結(jié)致密化，同時(shí)對(duì)電極的常溫電阻的降低有明顯作用，但是摻雜量超過5wt％時(shí)，有大量ZnSnO3生成，它阻礙了晶粒的生長，并造成大量空隙，不利于電極燒結(jié)致密化，因此應(yīng)該摻雜合理的ZnO才能得到最佳性能的SnO

6、2電極。另外，本文還研究了摻雜多種氧化物對(duì)二氧化錫電極燒結(jié)性能的影響。探討了采用不同的燒結(jié)工藝，通過掃描電鏡表征和體積密度測定，分析了復(fù)合摻雜ZnO、MnO2、CeO2和Sb2O3對(duì)電極燒結(jié)性能的影響，制定合理的燒結(jié)制度，樣品的致密度最好能達(dá)到95％。實(shí)驗(yàn)表明：復(fù)合摻雜ZnO、MnO2、CeO2、Sb2O3既能降低SnO2電極的電阻率，又提高了電極的體積密度，與國產(chǎn)SnO2電極相比，體積密度提高了3.1％，維氏硬度增強(qiáng)了13.9％，韌性