一种ITO玻璃的处理方法及其应用与流程

文档序号:25543873发布日期:2021-06-18 20:41
一种ITO玻璃的处理方法及其应用与流程

本发明涉及燃料电池领域,具体涉及一种ito玻璃的处理方法及其应用。



背景技术:

ito导电玻璃是在钠钙基或硅硼基基片玻璃的基础上,在高真空的环境下,利用等离子放电的基本原理,通过真空磁控溅射的方法在超薄玻璃表面上沉积一层厚度为20-30nmito(氧化铟锡)薄膜。ito导电玻璃以其优异的光学、电子学特性而成为全球关注的焦点。ito导电玻璃可广泛应用于半导体领域,如薄膜品体管(tft)、燃料电池、太阳能电池(solarcell)和传感器中,也逐渐成为电脑液品显示屏、手机显示屏等基础材料。由于ito导电玻璃表面光洁度要求非常高,但ito容易出现麻点、微晶沟缝等现象而报废,同时ito膜层还具有很强的吸水性,会吸收空气中的水份和二氧化碳并产生化学反应而发生“霉变"。另外,ito膜层若接触活性正价离子溶液,易产生离子置换反应,形成其它导电等缺点。



技术实现要素:

为弥补现有技术的不足,本发明在氧化铟锡表面进行了自主装,使其表面均匀。还可以根据沉积金属粒子的尺度不同修饰不同层数的膜,从而调控晶体的粒径。本发明采用的技术方案如下:一种ito玻璃的处理方法,包括如下顺序的步骤:

(1)用万用表测试ito玻璃导电面,导电面朝下,用玻璃刀切割;

(2)将ito玻璃置于装有去离子水的容器中,将容器置于超声仪器,超声仪时长30min,温度15℃,取出氮气吹干;

(3)ito玻璃置于容器中,注入丙酮,用锡纸将容器口密封,放入超声仪器中,超声仪时长30min,温度15℃,取出氮气吹干;

(4)ito玻璃置于容器中,注入乙醇,用锡纸将容器口密封,放入超声仪器中,超声仪时长30min,温度15℃,取出氮气吹干;

(5)将ito玻璃置于紫外臭氧清洗机中,导电面朝上,臭氧处理25-35min后,ito表面有机物经紫外线照射分解,表面形成富氧层,携有大量羟基,玻璃表面带有负电荷;

(6)将ito玻璃置于pdda(聚二烯二甲基氯化铵溶液)溶液浸泡5min,取出并用去离子水冲洗,氮气吹干,将pdda/ito玻璃放入pss[聚(4-苯乙烯磺酸钠)]溶液浸泡5min自组装,获得一层pdda/pss自组装膜;

(7)重复步骤(6)制备得到层层自组装的ito玻璃。

进一步的,所述的步骤(5)臭氧处理30min。

本发明同时请求保护所述的ito玻璃的处理方法在构建乙醇燃料电池中的应用。

以ninps/aunps/ito电极为工作电极,ag/agcl电极为参比电极,铂丝为辅助电极组成三电极系统,将该三电极系统置于乙醇溶液和支持电解质中,设置电位为-0.2~1.3v,记录扫描速度范围为20~100mv/s的100mmol/l乙醇的循环伏安曲线,并利用标准曲线法对电极电催化氧化乙醇溶液的控制过程进行分析。

进一步地,所述支持电解质含1mol/lkoh,ph为14。

进一步地,所述ninps/aunps/ito电极包括:氧化铟锡导电玻璃(ito)为基底和导电层,纳米镍金颗粒为电化学沉积层,所述纳米镍颗粒沉积在纳米金颗粒上,纳米金颗粒沉积在ito上。

本发明的有益效果:

(1)pdda带正电,pss带负电。把pss放在最外层,由于pss带负电,金属离子带正电,基底周围可以富集大量金属离子,基底周围金属离子浓度高,在进行电沉积是,形成的晶核多,晶体长得又大又快。把pdda放在最外层,由于pdda带正电,金属离子带正电,基底周围的金属离子少,基底周围金属离子浓度低,在进行电沉积是,晶核少,晶体小而慢。因此可以通过这个方法调控晶体的大小。

(2)基底对沉积物的形貌也有一定的导向作用,带有相反电荷的聚电解质通过静电作用交替吸附可以得到自组装多层膜,聚电解质多层膜在一定条件下可形成纳米孔和微米孔,使其具有大的比表面积和开放的孔洞结构,为电沉积提供模板。通过电沉积过程,使纳米结构在其孔道中进行限制性生长,从而获得分散均匀的纳米结构,提高材料的催化性能。

(3)ito玻璃经臭氧处理后,表面有机物经紫外线照射分解,表面形成富氧层,携有大量羟基,使得玻璃表面带有负电荷,利于直接静电交替自组装。

附图说明

图1为基于ito的纳米金/纳米镍复合电极表面形貌图。

图2为乙醇溶液与空白溶液循环伏安曲线对比图;

其中:a、乙醇溶液,b、空白溶液。

图3为不同扫速乙醇溶液的循环伏安曲线;

其中:a、100mv/s,b、80mv/s,c、60mv/s,d、40mv/s,e、20mv/s。

图4为不同扫速的乙醇的标准曲线;

其中:a、100mmol/l,b、80mmol/l,c、60mmol/l,d、40mmol/l,e、20mmol/l。

图5为不同电极对乙醇的响应结果;

其中:a、ni/au,b、ni。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明,但本发明不以任何形式受限于实施例内容。实施例中所述实验方法如无特殊说明,均为常规方法;如无特殊说明,所述实验试剂和材料,均可从商业途径获得。

实施例1ito玻璃的处理

(1)取一块待用的ito玻璃,用万用表测试ito玻璃导电面,确保导电面朝下,用玻璃刀切割出尺寸为10*20mm规格的ito玻璃,备用。

(2)ito玻璃小心放入洁净烧杯中,最好不要堆叠放置。沿烧杯壁缓慢注入去离子水,直至将玻璃淹没或者更多一点。将装有玻璃的烧杯放入超声仪器中。设置超声仪时长30min,温度15℃。将烧杯放入超声仪器中要观察烧杯是否漂浮。若漂浮,加适量去离子水或减去少量超声仪器中的水。30min过后用镊子夹ito玻璃一角小心夹出,氮气吹干。

(3)将吹干的玻璃放入洁净烧杯中,沿烧杯壁注入丙酮,直至将玻璃淹没或者更多一点。超声。将烧杯口用锡纸包住,放入超声仪器中。设置超声仪时长30min,温度15℃。将烧杯放入超声仪器中要观察烧杯是否漂浮。若漂浮,加适量丙酮。30min过后用镊子夹ito玻璃一角小心夹出,氮气吹干。

(4)将吹干的玻璃放入洁净烧杯中,沿烧杯壁注入乙醇,直至将玻璃淹没或者更多一点。超声。将烧杯放入超声仪器中。设置超声仪时长30min,温度15℃。将烧杯放入超声仪器中要观察烧杯是否漂浮。若漂浮,加适量乙醇。30min过后用镊子夹ito玻璃一角小心夹出,氮吹吹干。放于培养皿中备用。

(5)将ito玻璃置于pdda(聚二烯二甲基氯化铵溶液)溶液浸泡5min,取出并用去离子水冲洗,氮气吹干。将pdda/ito玻璃放入pss[聚(4-苯乙烯磺酸钠)]溶液自组装,获得一层(pdda/pss)自组装膜。

(6)重复步骤(5)制备得到六层自组装的ito玻璃。

实施例2ito/纳米镍金复合电极电极制备

ito/纳米镍金复合电极电极制备具体步骤如下:

(1)花状纳米金沉积

采用三电极体系,用pdda/pss多层膜改性后的ito电极浸入h2so4(0.5m)和kaucl4(1mg/ml)的混合物中,使用铂电极作为对电极,ag/agcl作为参比电极。设置电压-0.2v,时间为800s,进行欠电位沉积。沉积完后的电极氮气保护,放置三天后备用。

(2)ni-au/ito复合电极的制备

采用三电极体系,以纳米结构的au/ito玻璃作为工作电极,ag/agcl电极和铂丝电极为参比电极和对电极放入盛有硫酸镍溶液的电解池中。采用计时电流法,设置电化学工作站电沉积参数:电压-1v,时间300s。立即将电极取出,用去离子水多次冲洗,沉积完后的电极氮气保护,放置三天后备用。

基于ito/纳米镍金复合电极表面形貌图如图1所示:电极上的纳米粒子颗粒大小和分布均匀,电催化性能尤为突出。

实施例3乙醇溶液与空白溶液循环伏安曲线对比

首先,将三电极体系置于ph为1浓度为1mol/l的koh溶液中,利用循环伏安法,在-0.2~1.3v的电位范围内进行扫描,记录空白溶液的循环伏安曲线;然后,将三电极体系置于含有1mol/l,ph为14的koh溶液作为支持电解质的100mmol/l的乙醇待测液中利用循环伏安法,在-0.2~1.3v的电位范围内进行扫描,记录乙醇的循环伏安曲线。如附图2所示:100mv/s的扫描速度下测试au-ni电极在100mmol/l的乙醇的催化效果。从图中可以看出au-ni电极对乙醇催化活性很好。表明ni-au/ito电极所组成的燃料能将生物能高效转换为电能。

实施例4ninps/aunps/ito电极对不同扫速的相同浓度的乙醇的循环伏安响应

依次将三电极体系置于含有1mol/l,ph为14的koh溶液作为支持电解质的100mm乙醇待测液中,在同浓度测试不同扫速的乙醇溶液,扫描速率分别为20mv/s、40mv/s、60mv/s、80mv/s、100mv/s,利用循环伏安法,在-0.2~1.3v的电位范围内进行扫描。记录同浓度不同扫速的乙醇的循环伏安曲线。如附图3、所示:从图中可以看出,随着扫速不断增大,纳米电极在乙醇溶液中的氧化电流也不断增大,氧化峰也不断升高,呈现出良好的催化乙醇的线性响应,由此可以证明au-ni电极催化乙醇是扩散控制。

实施例5ninps/aunps/ito电极对不同浓度的乙醇的循环伏安响应依次将三电极体系置于含有0.1mol/l,ph为14的naoh溶液作为支持电解质的20mm、40mm、60mm、80mm、100mm乙醇待测液中,利用循环伏安法,在-0.2~1.3v的电位范围内进行扫描。记录不浓度的乙醇的循环伏安曲线。如附图4所示:从图中可以看出,随着浓度不断增大,纳米电极在乙醇溶液中的氧化电流也不断增大,氧化峰也不断升高,呈现出良好的催化乙醇的线性响应。

实施例4不同电极对乙醇的响应

首先,将三电极体系置于ph为14浓度为1mol/l的koh溶液中,利用循环伏安法,在-0.2~1.3v的电位范围内进行扫描,记录乙醇的循环伏安曲线。然后,改变工作电极,以ninps/ito电极为工作电极,利用循环伏安法,在-0.2~1.3v的电位范围内进行扫描,记录循环伏安曲线,如附图5所示:在100mv/s的扫描速度下测试ninps/aunps/ito电极和ninps/ito电极在1mol/l,ph为14的koh溶液作为支持电解质的100mm乙醇溶液中的催化效果。通过对比伏安曲线可以看出,ninps/aunps/ito电极的催化效果远大于ninps/ito电极,因此ninps/aunps/ito电极对乙醇的催化活性很好。表明ninps/aunps/ito电极所组成的燃料能将生物能高效转换为电能。

以上所述,仅为本发明创造较佳的具体实施方式,但本发明创造的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内,根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

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