微波強化噴霧閃速熱解製備ITO粉體基礎研究

《微波強化噴霧閃速熱解製備ITO粉體基礎研究》是依託昆明理工大學，由郭勝惠擔任項目負責人的地區科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：微波強化噴霧閃速熱解製備ITO粉體基礎研究
• 項目類別：地區科學基金項目
• 項目負責人：郭勝惠
• 依託單位：昆明理工大學

項目摘要

單分散、高純度的銦錫氧化物（ITO）粉末是製備高性能靶材的關鍵和必要環節，目前僅通過氣、固或液相通過純金屬進行製備。項目擬利用微波外場的直接加熱和對化學反應的特殊效應，將定向淨化和配置的銦、錫氯化物前驅體直接在微波作用下閃速熱解製備銦錫氧化物粉體材料。著重研究微波作用下銦、錫氯化物前驅體閃速熱解直接獲得ITO氧化物的反應過程機制和調控方法，深層次揭示動態條件下，流化-微波複合場的噴霧速率、空間分布和微波能量的耦合關聯關係，最終形成液-固相流化複合場中微波促進液滴乾燥脫水-分解收縮-粉體成型過程的反應機理，得到前驅體在外場作用下的傳熱-傳質規律，揭示微波能量內部驅動下顆粒熱解的反應機制，獲得高質量的ITO粉體和新技術原型。項目有力的深化微波加熱技術基礎理論，革新傳統噴霧熱解技術，更為短流程冶金材料一體化技術開闢了綠色途徑，立足於地區優勢開發高端產品和技術，具有重要的研究價值和套用前景。

結題摘要

銦錫氧化物（ITO）由於優異的光電性能被廣泛地套用於電子工業、宇航、軍事、發光材料等領域。本項目以雲南優勢有色金屬資源銦、錫產業為依託，針對銦、錫高端產品深加工不足的問題，開發出微波強化噴霧閃速熱解一步法直接合成高品質、透明的銦錫氧化物（ITO）超細粉體的新思路。利用微波選擇性、均勻、內部加熱的優勢，代替常規加熱方式，克服了常規噴霧熱解過程粉體粒徑分布不均勻、表面粗糙、破碎率高的缺點，在科學和實踐上具有創新性和研究價值。 從實驗研究和理論分析的角度，探討了氣-液-固流化反應場中前驅體霧化液滴生成ITO產品的反應機制和傳熱-傳質規律。首次利用諧振腔微繞法測定了相關原料和產品的微波介電常數和微波損耗因子，為微波作用下的熱解反應提供基礎數據支撐。利用差熱差重（TG-DTA）、X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微（SEM）、透射電子顯微（TEM）、Malvern雷射粒度、紅外光譜（FT-IR）、紫外可見光譜（UV-Vis）、透射能譜（EDS）分析等表征手段，獲得了工藝參數和微波熱源調控參數對產品晶體結構、組成、微觀形貌及粒徑分布的影響規律。實驗結果表明，合適的前驅溶液濃度和微波熱解溫度是製備高純、超細的球形ITO粉體的關鍵因素。同時，在添加檸檬酸和乙醇作為表面活性劑的條件下，所製備的超細粉體具有分散性更好、尺寸分布更小且更均勻等優點。超額完成了薄膜材料的製備和表征。在研究工作期間，發表學術論文10篇，其中SCI收錄7篇，申請發明專利4項，授權實用新型專利2項，獲省部級獎勵一等獎兩項（各排名第3）。 項目立足於地區優勢開發了高端產品和綠色技術，實驗和理論研究結果為高效、快速製備ITO粉體材料提供了可靠依據和支撐，並對進一步的工業生產套用具有重要參考和指導價值。