CN109348549B - 一种SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜及其制备方法，该复合电热薄膜包括质量比为0.005～0.01:1的改性碳纳米管及SnO2；制法为将锡盐加入到溶剂中配制成混合溶液，加入改性后的碳纳米管搅匀，制得电热膜前驱液，将基板预热后浸入该前驱体溶液中自然成膜后，将该镀膜基板在450～550℃条件下退火10～20min，即可。本发明的复合电热膜电阻较小、发射率高、热效率优异，且化学稳定性强，能够代替现有的发热电阻或热效率不佳的发热元件；同时制法简单，节能环保，能够工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于电热薄膜制备领域，尤其涉及一种SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜及其制备方法。
背景技术
碳纳米管是继C60之后发现的碳的又一同素异形体，其径向尺寸较小，管的外径一般在几纳米到几十纳米，管的内径更小，有的只有1nm左右；而其长度一般在微米级，长度和直径比非常大，可达103～106nm。因此，碳纳米管被认为是一种典型的一维纳米材料。碳纳米管自从被人类发现以来，就一直被誉为未来的材料，是近年来国际科学的前沿领域之一。
目前电热薄膜主要包括以下四大类型：
(1)碳系电热薄膜(CN103173003A：一种碳纳米管-水溶性聚合物复合柔性电热薄膜、制备方法及其用途；CN103545053A：透明导电薄膜的制备方法及具有该导电薄膜的CF基板的制备方法)。
(2)金属系电热薄膜(CN107257589A：一种电热薄膜材料及其制作方法；CN1213946：红外辐射电热薄膜及其生产方法；CN106039567A金属纳米线透明导电薄膜、应用金属纳米线透明导电薄膜的理疗仪及其工作方法)。
(3)半导体系电热薄膜(CN106920598A：一种在硅基底上制备氧化锡导电薄膜的方法；CN106374010A：一种纳米银复合氧化锡透明导电薄膜的制备方法)。
(4)高分子系电热薄膜(CN205080913U：导电薄膜、导电薄膜卷、感光性导电薄膜、感光性导电薄膜卷、导电膜基材及装置；CN103804704A：一种聚酰亚胺复合导电薄膜的制备方法及导电膜)。
上述碳系电热薄膜成本较高，使用温度较低；金属系电热薄膜制备方法不宜于实现工业化生产；半导体电热薄膜表面电阻较高，发射率较低；高分子系电热薄膜受本身材料限制，无法制备高温导电薄膜。
因此，现亟需一种电阻较小、发射率高、热效率优异，且成本低、节能环保的电热膜。
发明内容
发明目的：本发明的第一目的是提供一种电阻小、发射率高、热效率优异，且成本低、节能环保的电热薄膜；
本发明的第二目的是提供该电热薄膜的制备方法。
技术方案：本发明的SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜，质量比为0.005～0.01:1的改性碳纳米管及SnO2；其中，所述改性碳纳米管为负载金属氧化物的碳纳米管，其负载量为0.5～1:1。
本发明通过将碳纳米管先经过改性后，再与SnO2相结合制备电热薄膜，经过改性后的碳纳米管所形成的浆料能稳定存在而少有沉淀，进而在薄膜间构建纳米桥，从而提高薄膜的电导率，增强电热薄膜的导电能力，减小电热膜的传热热阻，提高热效率。优选的，碳纳米管可为工业级多壁碳纳米管，该种碳纳米管工业生产技术成熟，价格便宜，易于实现电热膜产业化；氧化物可可为TiO2、ZnO、CuO、Fe2O3或In2O3。
本发明制备SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜的方法，包括如下步骤：
(1)碳纳米管改性：配制质量浓度为4.25～8.5％的金属盐溶液，加入碳纳米管，在70～90℃条件下反应0.5～1.5h，离心、烘干、焙烧后，制得改性碳纳米管；
(2)制备电热薄膜：配制含锡溶液，按质量比加入改性碳纳米管混匀制得电热薄膜前驱液，将基板浸入该前驱液中制得复合电热薄膜；其中，所述电热薄膜前驱液中锡元素的浓度为0.4～1mol/L。
本发明在制备时通过先负载金属氧化物制得改性碳纳米管，能够实现碳纳米管在锡溶液中稳定分散，改性后的碳纳米管在电热薄膜中增加导电通路，提供电子物质，增大载流子浓度，且该方法制备薄膜硬度高，电热性能稳定，操作简单，成本低，易于实现工业化生产。
进一步说，步骤(1)中，焙烧是在400～450℃条件下反应0.5～1h，随后采用稀硝酸溶液进行超声、静置，再洗涤至中性。金属盐溶液中采用的溶质可为钛酸丁酯、醋酸锌、氯化铜、氯化铁或氯化铟，采用的溶剂可为无水乙醇、蒸馏水或丙酮。
再进一步说，步骤(2)中，含锡溶液中溶质可为氯化亚锡或三丁基氯化锡，可为乙醇和二甲基甲酰胺的混合溶液、甲醇或蒸馏水
更进一步说，步骤(2)中，加入改性碳纳米管混匀是先超声分散20～30min后，搅拌1～1.5h。将基板浸入前，先将基板预热至450～550℃，前驱体溶液加热至沸。
有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：该复合电热薄膜电阻较小、发射率高、热效率优异，且化学稳定性强，能够代替现有的发热电阻、热效率不佳的发热元件；其中，负载金属氧化物的改性碳纳米管能够实现碳纳米管在锡溶液中稳定分散，在电热薄膜中增加导电通路，提供电子物质，增大载流子浓度，同时在薄膜间构建了纳米桥，从而提高薄膜的电导率，增强薄膜的导电能力，减小电热薄膜的传热热阻，提高了电热薄膜的热效率；此外，该电热薄膜的制备方法简单，节能环保，能够工业化生产。
附图说明
图1为SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜的扫描电镜图；
图2为未改性的多壁碳纳米管(MWNTs)与负载金属TiO2的多壁碳纳米管的XRD图；
图3为改性碳纳米管与SnO2不同比例的复合电热膜XRD图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。
本发明采用的原料均可从市场上购买得到。其中，碳纳米管工业级多壁碳纳米管，纯度>96％。
实施例1
本发明的SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜包括质量比为0.005:1的改性碳纳米管及SnO2。其中，改性碳纳米管为负载TiO2的多壁碳纳米管，其负载量为1:1。
该电热薄膜的制备方法包括如下步骤：
(1)碳纳米管除杂：取多壁碳纳米管在400℃空气氛围中焙烧1h，再放入20％稀硝酸溶液中超声30min，静置6h，随后蒸馏水过滤洗涤至中性后烘干研磨备用。本发明通过在空气中加热氧化多壁碳纳米管能够有效去除无定形碳等非晶态碳杂质，稀硝酸氧化并超声静置则可去除焙烧后剩余的无定形碳、催化剂颗粒等，实现对多壁碳纳米管的提纯；
(2)碳纳米管改性：取4.25g钛酸丁酯加入到50ml无水乙醇中(浓度为8.5％)，再加入1g除杂后的碳纳米管混匀，在70℃条件下冷凝回流反应1h，离心、烘干、450℃焙烧2h，制得负载TiO2改性的多壁碳纳米管，此处改性碳纳米管浓度为20g/L，；
(3)制备电热膜前驱液：称取21.6g的C12H27ClSn溶于100ml甲醇中，配制成混合溶液，该混合溶液中Sn的浓度为0.67mol/L；称取0.05g改性后的碳纳米管加入混合溶液中，先超声分散5min后在磁力搅拌器上搅拌10min，再超声1h后置于磁力搅拌器上搅拌1h，制得电热膜前驱液；其中，碳纳米管和C12H27ClSn的质量比为0.0023:1，相应地，碳纳米管与SnO2的质量比为0.005:1；
(4)制备电热膜：将玻璃基板加热至500℃，电热膜前驱体溶液加热至沸，将基板浸入热的前驱体溶液3s提出，再于500℃条件下保温10min，重复5次后，于550℃保温20min冷却取出，制得复合电热薄膜。
本发明的具体反应过程如下：
Sn(OEt)4→SnO2+2H2O↑
将该实施例制备的电热膜进行性能检测，获得的结果如下表1所示。
表1实施例1制备的电热膜的性能表
| 方块电阻/(Ω/□) | 发射率 | 发热效率/％ | 通220V电压稳定发热温度/℃ |
| 85 | 0.9 | 92 | 320±10 |
通过表1可知，本发明制备的电热膜具有较高的热效率、良好的化学稳定性等优点，方块电阻小于100Ω/□，发射率达到0.9，电热转换效率>90％，能够替代传统的发热电阻以及热效率不佳的发热元件。
采用扫描电镜对SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜结构进行表征，获得的结果如图1所示。由图1可知，SnO2复合碳纳米管电热膜的表面有略有突起，说明改性后的碳纳米管已经成功复合到SnO2基薄膜的表面。将该实施例中负载金属氧化物改性后的多壁碳纳米管和未改性的多壁碳纳米管进行对比分析，其结果如图2所示。通过图2可知，负载氧化钛的多壁碳纳米管在(002)、(100)晶面上的强度均有所降低，说明TiO2有效负载到了多壁碳纳米管上。
实施例2
设计5组平行试验，基本步骤与实施例1相同，不同之处在于碳纳米管的加入量，其和SnO2的质量比分别为0.006:1、0.007：1、0.008:1、0.009:1和0.016:1。
将该实施例制备的电热薄膜进行性能检测，获得的结果如下表2所示。
表2实施例2制备的电热薄膜的性能表
结合表2和图3可知，本发明制备的电热薄膜具有较高的热效率、良好的化学稳定性等优点，方块电阻小于100Ω/□，发射率达到0.9，电热转换效率>90％，能够替代传统的发热电阻以及热效率不佳的发热元件。而当碳纳米管含量过多时，由于其本身尺寸较小，易形成团聚体，在前驱体溶液中不易分散，所制备的薄膜不均匀，使得方块电阻变大，通电以后局部发热不均，发热效率降低.
对比例1
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于不加入改性后的多壁碳纳米管。具体步骤如下：
(1)制备电热薄膜前驱液：称取21.6g的C12H27ClSn溶于100ml甲醇中，配制成电热薄膜前驱液，该混合溶液中Sn的浓度为0.67mol/L；
(2)制备电热薄膜：将玻璃基板加热至450℃，电热薄膜前驱体溶液加热至微沸，将基板浸入热的前驱体溶液3s提出，于500℃反应10min，重复5次后，再于550℃保温20min冷却取出，制得复合电热薄膜。
将该对比例制备的电热薄膜进行性能检测，获得的结果如下表3所示。
表3对比例1制备的电热薄膜的性能对照表
通过表3可知，不加入改性的负载金属氧化物多壁碳纳米管的电热薄膜方块电阻较大，发热效率低，发热温度低。这是由于改性的多壁碳纳米管导电性能良好，能在SnO2中构建纳米桥，增加导电通路，使得电子迁移速率增大，薄膜导电性能变好。
对比例2
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于不对碳纳米管进行除杂。具体步骤如下：
(1)碳纳米管改性：取4.25g钛酸丁酯加入到50ml无水乙醇中，再加入1g多壁碳纳米管搅拌，随后在70℃条件下冷凝回流反应1h，离心、烘干，在450℃条件下焙烧2h，制得负载TiO2改性的多壁碳纳米管，此处改性碳纳米管浓度为20g/L；
(2)制备电热薄膜前驱液：称取21.6g的C12H27ClSn溶于100ml甲醇中，配制成混合溶液，该混合溶液中Sn的浓度为0.67mol/L；称取0.05g改性后的碳纳米管加入混合溶液中，先超声分散5min后在磁力搅拌器上搅拌10min，再超声1h后置于磁力搅拌器上搅拌1h，制得电热薄膜前驱液，其中，碳纳米管和C12H27ClSn的质量比为0.0023:1，相应地，碳纳米管与SnO2的质量比为0.005:1；
(3)制备电热薄膜：将玻璃基板加热至500℃，电热薄膜前驱体溶液加热至微沸，将基板浸入热的前驱体溶液3s提出，再于500℃反应10min，重复5次后，于550℃保温20min冷却取出，制得复合电热薄膜。
将该对比例制备的电热薄膜进行性能检测，获得的结果如下表4所示。
表4对比例2制备的电热薄膜的性能对照表
通过表4可知，如果不对碳纳米管进行除杂，则薄膜的方块电阻变大，发热效率降低，这是由于工业级多壁碳纳米管纯度有限，存在较多杂质，如无定形碳、催化剂颗粒等，这些都会影响薄膜的导电性，使得发热效率降低。
对比例3
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于不对碳纳米管进行改性。具体步骤如下：
(1)碳纳米管除杂：取碳纳米管在400℃空气氛围中焙烧1h，再放入20％稀硝酸溶液中超声30min，静置6h，随后采用蒸馏水过滤洗涤至中性后烘干研磨备用；
(2)制备电热薄膜前驱液：称取21.6g的C12H27ClSn溶于100ml甲醇中，配制成混合溶液，该混合溶液中Sn的浓度为0.67mol/L；称取0.05g多壁碳纳米管加入混合溶液中，先超声分散5min后在磁力搅拌器上搅拌10min，再超声1h后置于磁力搅拌器上搅拌1h，制得电热薄膜前驱液，其中，碳纳米管和C12H27ClSn的质量比为0.0023:1，相应地，碳纳米管与SnO2的质量比为0.005:1；
(3)制备电热薄膜：将玻璃基板加热至500℃，电热薄膜前驱体溶液加热至微沸，将基板浸入热的前驱体溶液3s提出，于500℃反应10min，重复5次后，再于550℃保温20min冷却取出，制得复合电热薄膜。
将该对比例制备的电热薄膜进行性能检测，获得的结果如下表5所示。
表5对比例3制备的电热薄膜的性能对照表
通过表5可知，未改性碳纳米管所配制的前驱体溶液制备的电热膜方块电阻较大，发热效率降低，这时由于未改性的碳纳米管在前驱体溶液中分散程度降低，易发生团聚现象，使得电热膜厚度不均匀，影响导电性。
实施例3
设计组平行试验，基本步骤与实施例1相同，不同之处在于电热薄膜前驱液中锡元素的浓度，分别为0.4mol/L、0.6mol/L、0.8mol/L和1mol/L。
将该实施例3制备的电热薄膜进行性能检测，获得的结果如下表6所述。
表6实施例3制备的电热薄膜的性能表
通过表6可知，当电热薄膜前驱液中锡元素的浓度为0.4～0.8mol/L时，制备的电热薄膜具有较高的热效率、良好的化学稳定性等优点，方块电阻小于100Ω/□，发射率达到0.9，电热转换效率>90％，倘若浓度较低，低于0.4mol/L时，则喷涂同等溶液的样品，析出的溶质较少，薄膜厚度不均匀；倘若浓度较高，高于1mol/L时，则喷涂同等溶液的样品，基底上析出的溶质越多，溶质增加到一定量，基底与薄膜上层沉积的溶质存在温度差，晶体出现收缩即产生应力，出现裂纹。
实施例4
本发明的SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜包括质量比为0.005:1的改性碳纳米管及SnO2。其中，改性碳纳米管为负载ZnO的多壁碳纳米管，其负载量为1:1。
该电热薄膜的制备方法包括如下步骤：
(1)碳纳米管除杂：取碳纳米管在400℃空气氛围中焙烧1h，再放入20％稀硝酸溶液中超声30min，静置6h，随后采用蒸馏水过滤洗涤至中性后烘干研磨备用；
(2)碳纳米管改性：取2.72g钛酸丁酯加入到50ml无水乙醇中(浓度为4.5％)，再加入除杂后的1g多壁碳纳米管搅拌，随后在70℃条件下冷凝回流反应1h，离心、烘干，在450℃条件下焙烧2h，制得负载ZnO改性的多壁碳纳米管，该改性多壁碳纳米管的浓度为20g/L；
(3)制备电热薄膜前驱液：称取21.6g的C12H27ClSn溶于100ml乙醇和二甲基甲酰胺的混合溶液(乙醇与二甲基甲酰胺的体积比为1:1)中，配制成混合溶液，该混合溶液中Sn的浓度为0.67mol/L；称取0.05g改性后的碳纳米管加入混合溶液中，先超声分散5min后在磁力搅拌器上搅拌10min，再超声1h后置于磁力搅拌器上搅拌1h，制得电热薄膜前驱液，其中，碳纳米管和C12H27ClSn的质量比为0.0023:1，相应地，碳纳米管与SnO2的质量比为0.005:1；
(4)制备电热薄膜：将玻璃基板加热至500℃，电热薄膜前驱体溶液加热至微沸，将基板浸入热的前驱体溶液3s提出，于500℃反应10min，重复5次后，再于550℃保温20min冷却取出，制得复合电热薄膜。
将该实施例制备的电热薄膜进行性能检测，获得的结果如下表7所示。
表7实施例4制备的电热薄膜的性能表
| 方块电阻/(Ω/□) | 发射率 | 发热效率/％ | 通220V电压稳定发热温度/℃ |
| 92 | 0.9 | 92 | 302±10 |
通过表7可知，本发明制备的电热膜具有较高的热效率、良好的化学稳定性等优点，方块电阻小于100Ω/□，发射率达到0.9，电热转换效率>90％，能够替代传统的发热电阻以及热效率不佳的发热元件。
实施例5
本发明的SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜包括质量比为0.005:1的改性碳纳米管及SnO2。其中，改性碳纳米管为负载TiO2的多壁碳纳米管，其负载量为1:1。
该电热薄膜的制备方法包括如下步骤：
(1)碳纳米管除杂：取碳纳米管在450℃空气氛围中焙烧1h，再放入30％稀硝酸溶液中超声30min，静置6h，随后采用蒸馏水过滤洗涤至中性后烘干研磨备用；
(2)碳纳米管改性：取1.68g CuCl2加入到50ml无水乙醇中(浓度为3.36％)，再加入1g除杂后的多壁碳纳米管搅拌，随后在85℃条件下冷凝回流反应0.5h，离心、烘干，在450℃条件下焙烧2h，制得负载CuO改性的多壁碳纳米管，该改性多壁碳纳米管的浓度为20g/L；
(3)制备电热薄膜前驱液：称取21.6g的C12H27ClSn溶于100ml甲醇中，配制成混合溶液，该混合溶液中Sn的浓度为0.67mol/L；称取0.05g改性后的碳纳米管加入混合溶液中，先超声分散5min后在磁力搅拌器上搅拌10min，再超声1h后置于磁力搅拌器上搅拌1h，制得电热薄膜前驱液，碳纳米管与SnO2的质量比为0.005:1；
(4)制备电热薄膜：将玻璃基板加热至450℃，电热薄膜前驱体溶液加热至微沸，将基板浸入热的前驱体溶液3s提出，于450℃反应10min，重复3次后，再于550℃保温20min冷却取出，制得复合电热薄膜。
将该实施例制备的电热薄膜进行性能检测，获得的结果如下表8所示。
表8实施例5制备的电热薄膜的性能表
| 方块电阻/(Ω/□) | 发射率 | 发热效率/％ | 通220V电压稳定发热温度/℃ |
| 95 | 0.9 | 92 | 305±10 |
通过表8可知，本发明制备的电热薄膜具有较高的热效率、良好的化学稳定性等优点，方块电阻小于100Ω/□，发射率达到0.9，电热转换效率>90％，能够替代传统的发热电阻以及热效率不佳的发热元件。
实施例6
本发明的SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜包括质量比为0.005:1的改性碳纳米管及SnO2。其中，改性碳纳米管为负载Fe3O4的多壁碳纳米管，其负载量为1:1。
该电热薄膜的制备方法包括如下步骤：
(1)碳纳米管除杂：取碳纳米管在450℃空气氛围中焙烧1h，再放入30％稀硝酸溶液中超声30min，静置6h，随后采用蒸馏水过滤洗涤至中性后烘干研磨备用；
(2)碳纳米管改性：取1.64g FeCl2加入到50ml无水乙醇中(浓度为3.28％)，再加入1g除杂后的多壁碳纳米管搅拌，随后在90℃条件下冷凝回流反应0.5h，离心、烘干，在420℃条件下焙烧2h，制得负载CuO改性的多壁碳纳米管，该改性多壁碳纳米管的浓度为20g/L；
(3)制备电热薄膜前驱液：称取21.6g的C12H27ClSn溶于100ml蒸馏水中，配制成混合溶液，该混合溶液中Sn的浓度为0.67mol/L；称取0.05g改性后的碳纳米管加入混合溶液中，先超声分散5min后在磁力搅拌器上搅拌10min，再超声1h后置于磁力搅拌器上搅拌1h，制得电热薄膜前驱液，碳纳米管与SnO2的质量比为0.005:1；
(4)制备电热薄膜：将玻璃基板加热至550℃，电热薄膜前驱体溶液加热至微沸，将基板浸入热的前驱体溶液3s提出，于550℃反应10min，重复8次后，冷却取出，制得复合电热薄膜。
将该实施例制备的电热薄膜进行性能检测，获得的结果如下表9所示。
表9实施例6制备的电热薄膜的性能表
| 方块电阻/(Ω/□) | 发射率 | 发热效率/％ | 通220V电压稳定发热温度/℃ |
| 92 | 0.9 | 91 | 298±10 |
通过表9可知，本发明制备的电热薄膜具有较高的热效率、良好的化学稳定性等优点，方块电阻小于100Ω/□，发射率达到0.9，电热转换效率>90％，能够替代传统的发热电阻以及热效率不佳的发热元件。
实施例7
设计5组平行试验，基本步骤与实施例1相同，不同之处在于改性碳纳米管中金属氧化物的负载量，分别为0.3:1、0.5:1、0.8:1、1:1和1.5:1。
将该实施例制备的电热薄膜进行性能检测，获得的结果如下表10所示。
表10实施例7制备的电热薄膜的性能表
通过表10可知，当金属氧化物负载量过少时，无法起到分散碳纳米管的作用，碳纳米管团聚现象依然严重，使得薄膜不均匀，方块电阻较大，热效率不高；当负载量过多时，金属氧化物阻碍载流子迁移，使载流子迁移速率降低，薄膜方块电阻变大，通电后热效率下降。
实施例8
本发明的SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜包括质量比为0.01:1的改性碳纳米管及SnO2。其中，改性碳纳米管为负载In2O3的多壁碳纳米管，其负载量为1:1。
该电热薄膜的制备方法包括如下步骤：
(1)碳纳米管除杂：取多壁碳纳米管在400℃空气氛围中焙烧1h，再放入20％稀硝酸溶液中超声30min，静置6h，随后蒸馏水过滤洗涤至中性后烘干研磨备用；
(2)碳纳米管改性：取1.59g氯化铟加入到50ml丙酮中(浓度为3.18％)，再加入1g除杂后的碳纳米管混匀，在90℃条件下冷凝回流反应1.5h，离心、烘干、400℃焙烧0.5h，制得负载In2O3改性的多壁碳纳米管，此处改性碳纳米管浓度为20g/L，负载量为1:1；
(3)制备电热膜前驱液：称取6.636g氯化亚锡溶于50ml甲醇中，配制成Sn的浓度为0.7mol/L的混合溶液；称取0.053g改性后的碳纳米管加入混合溶液中，先超声分散5min后在磁力搅拌器上搅拌10min，再超声1h后置于磁力搅拌器上搅拌1h，制得电热膜前驱液；其中，碳纳米管和氯化亚锡的质量比为0.008:1，相应地，碳纳米管与SnO2的质量比为0.01:1；
(4)制备电热膜：将玻璃基板加热至450℃，电热膜前驱体溶液加热至沸，将基板浸入热的前驱体溶液3s提出，再于500℃条件下保温10min，重复3次后，于550℃保温20min冷却取出，制得复合电热薄膜。
将该实施例制备的电热膜进行性能检测，获得的结果如下表11所示。
表11实施例8制备的电热膜的性能表
| 方块电阻/(Ω/□) | 发射率 | 发热效率/％ | 通220V电压稳定发热温度/℃ |
| 98 | 0.9 | 92 | 305±10 |
通过表11可知，本发明制备的电热薄膜具有较高的热效率、良好的化学稳定性等优点，方块电阻小于100Ω/□，发射率达到0.9，电热转换效率>90％，能够替代传统的发热电阻以及热效率不佳的发热元件。
Claims (9)
1.一种SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜，其特征在于：该复合电热薄膜包括质量比为0.005~0.01:1的改性碳纳米管及SnO2；其中，所述改性碳纳米管为负载金属氧化物的碳纳米管，其负载量为0.5~1:1。
2.根据权利要求1所述的SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜，其特征在于：所述氧化物为TiO2、ZnO、CuO、Fe2O3或In2O3。
3.一种制备权利要求1所述的SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）碳纳米管改性：配制质量浓度为1~10%的金属盐溶液，加入碳纳米管，在70~90℃条件下反应0.5~1.5h，离心、烘干、焙烧后，制得改性碳纳米管；
（2）制备电热薄膜：配制含锡溶液，按质量比加入改性碳纳米管混匀制得电热薄膜前驱液，将基板浸入该前驱液中制得复合电热薄膜；其中，所述电热薄膜前驱液中锡元素的浓度为0.4~1mol/L。
4.根据权利要求3所述的制备SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述焙烧是在400~450℃条件下反应0.5~2h。
5.根据权利要求3所述的制备SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述金属盐溶液中采用的溶质为钛酸丁酯、醋酸锌、氯化铜、氯化亚铁或氯化铟。
6.根据权利要求3所述的制备SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述金属盐溶液中采用的溶剂为无水乙醇、蒸馏水或丙酮。
7.根据权利要求3所述的制备SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述含锡溶液中溶质为氯化亚锡或三丁基氯化锡。
8.根据权利要求7所述的制备SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜的方法，其特征在于：所述含锡溶液中溶剂为乙醇和二甲基甲酰胺的混合溶液、甲醇或蒸馏水。
9.根据权利要求3所述的制备SnO2/改性碳纳米管复合电热薄膜的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述将基板浸入前，先将基板预热至450~550℃，前驱液加热至沸。
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Non-Patent Citations (3)
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