Ossido di indio (III).è un ossido con formula molecolare In2O3 e CAS 1312-43-2. Il prodotto puro è una polvere amorfa bianca o giallo chiaro, che diventa bruno-rossastra quando riscaldata. L'ossidazione è un nuovo tipo di materiale funzionale semiconduttore trasparente di tipo n con un ampio intervallo di banda, bassa resistività e elevata attività catalitica. È stato ampiamente utilizzato nei campi dell'optoelettronica, dei sensori di gas e dei catalizzatori. Quando la dimensione delle particelle di ossido di indio raggiunge il livello nanometrico, oltre alle funzioni di cui sopra, possiedono anche effetti di superficie, effetti di dimensione quantistica, effetti di piccola dimensione ed effetti di tunneling quantistico macroscopici dei nanomateriali.
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Formula chimica |
In2O3 |
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Messa esatta |
278 |
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Peso Molecolare |
278 |
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m/z |
278 (100.0%), 276 (9.0%) |
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Analisi elementare |
Nel, 82,71; O, 17.29 |
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In presenza di idrogeno o altri agenti riducenti, può essere ridotto a indio metallico o ossido di indio a bassa valenza riscaldando a 400 ~ 500 gradi.
Si decompone in ossidi di bassa-gradazione ad alta temperatura. Inoltre, può reagire con l'indio metallico ad alta temperatura. Sebbene l'In2O3 generato dalla combustione a bassa-temperatura sia facilmente solubile nell'acido, quanto più completamente viene trattato ad alta temperatura, tanto più difficile è dissolversi e anche l'igroscopicità scompare. Quando il triossido di indio viene ridotto con idrogeno allo stato rovente, si forma l'indio metallico.
L'ossido di indio (In2O3) è un importante composto inorganico, appartenente ai materiali funzionali semiconduttori trasparenti di tipo n-, con un ampio bandgap, bassa resistività ed elevata attività catalitica. Negli ultimi anni, con il rapido sviluppo della tecnologia, l’ossido di indio ha mostrato ampie prospettive di applicazione in molteplici campi. Di seguito verranno elaborati tutti gli usi dell'ossido di indio.
(1) Materiale in pellicola conduttiva trasparente
L'ossido di indio è uno dei materiali chiave per la produzione di pellicole conduttive trasparenti. Le pellicole conduttive trasparenti sono ampiamente utilizzate in dispositivi come display a cristalli liquidi (LCD), touch screen e celle solari. La pellicola conduttiva trasparente all'ossido di indio ha un'elevata conduttività e trasparenza, che può condurre efficacemente l'elettricità senza influenzare l'effetto di visualizzazione dello schermo. Negli schermi LCD, la pellicola di ossido di indio funge da elettrodo trasparente responsabile della trasmissione di segnali elettrici, consentendo allo schermo di visualizzare normalmente le immagini. La sua polvere di ossido di indio ad elevata-purezza (come 99,99%) ha una buona conduttività e proprietà ottiche, in particolare mostra un'eccellente trasparenza nelle gamme spettrali del visibile e dell'infrarosso, che lo rendono insostituibile nel campo dell'optoelettronica.
(3) Sensori fotoelettrici e fotodiodi
L'ossido di indio può essere utilizzato per produrre sensori fotoelettrici e fotodiodi. Grazie alla sua elevata trasmissione della luce e alla buona conduttività elettrica, l'ossido di indio aiuta a migliorare le prestazioni dei dispositivi optoelettronici. Nei sensori fotoelettrici, l'ossido di indio può convertire i segnali luminosi in segnali elettrici, ottenendo il rilevamento e il controllo dell'intensità della luce. Nei fotodiodi, l'ossido di indio, come materiale semiconduttore, partecipa alla generazione e al trasporto di portatori fotogenerati, migliorando l'efficienza di conversione fotoelettrica.
(2) Materiale target ossido di indio-stagno (ITO).
Ossido di indio (III).viene spesso miscelato con ossido di stagno (SnO2) in una certa proporzione per produrre obiettivi di ossido di indio-stagno (ITO). Il materiale target ITO è il materiale principale per la preparazione di film conduttivi trasparenti. Attraverso metodi di deposizione fisica del vapore come lo sputtering del magnetron, il materiale target ITO viene depositato sul substrato per formare una pellicola conduttiva trasparente uniforme. La pellicola conduttiva trasparente ITO ha una vasta gamma di applicazioni in display LCD piatti, touch screen, antiappannanti e altri campi. Ad esempio, nei touch screen di smartphone e tablet, la pellicola ITO funge da strato di rilevamento del tocco in grado di rilevare con precisione l'operazione tattile dell'utente.
(4) Laser e materiali per sorgenti luminose
L'ossido di indio può anche essere utilizzato come materiale per laser e sorgenti luminose per migliorarne l'efficienza e la stabilità. Nei laser, l'ossido di indio può fungere da mezzo di guadagno o elemento ottico, partecipando al processo di generazione e amplificazione del laser. Le sue eccellenti prestazioni ottiche e la stabilità termica consentono al laser di funzionare stabilmente in ambienti difficili come temperature elevate e potenza elevata. In termini di sorgenti luminose, l'ossido di indio può essere utilizzato per produrre diodi emettitori di luce (LED) ad alta luminosità ed efficienza, fornendo sorgenti luminose di alta-qualità per campi quali illuminazione e display.
(1) Varistore
L'ossido di indio può essere utilizzato per produrre varistori. I varistori sono dispositivi di resistenza con caratteristiche volt-ampere non lineari e i loro valori di resistenza diminuiscono drasticamente quando la tensione supera un determinato valore. I varistori all'ossido di indio presentano i vantaggi di una rapida velocità di risposta e di una forte resistenza alle sovratensioni e sono ampiamente utilizzati nei circuiti di protezione da sovratensione dei dispositivi elettronici. Ad esempio, in campi quali i circuiti di alimentazione e le apparecchiature di comunicazione, i varistori all'ossido di indio possono prevenire efficacemente i danni ai componenti elettronici causati dalla sovratensione.
(3) Transistor ad effetto di campo e dispositivi optoelettronici
L'ossido di indio, con le sue elevate caratteristiche di trasparenza e conduttività, può essere utilizzato nella produzione di dispositivi elettronici come transistor-a effetto di campo e dispositivi optoelettronici. Nei transistor a effetto di campo-, l'ossido di indio, come materiale semiconduttore, partecipa alla trasmissione e al controllo dei portatori di carica, ottenendo l'amplificazione e l'elaborazione del segnale. Nei dispositivi optoelettronici, l'ossido di indio può essere utilizzato per produrre fotorilevatori, celle solari, ecc., convertendo l'energia luminosa in energia elettrica.
(2) Sensori di gas e sensori di umidità
L'ossido di indio può essere utilizzato come materiale di rilevamento del gas per la preparazione di sensori di gas, in grado di rilevare gas e odori nocivi nell'aria. I sensori all'ossido di indio hanno un'elevata sensibilità, una risposta rapida e una buona selettività. Il suo principio di funzionamento si basa sull'interazione tra la superficie dell'ossido di indio e le molecole di gas, che provoca una variazione del valore di resistenza, ottenendo così il rilevamento della concentrazione di gas. In termini di sensori di umidità, l'ossido di indio può anche rilevare cambiamenti nell'umidità ambientale e riflettere l'entità dell'umidità attraverso cambiamenti nei valori di resistenza. È ampiamente utilizzato in campi come il monitoraggio meteorologico e il controllo industriale.
(1) Catalizzatore di sintesi organica
L'ossido di indio ha un'elevata attività catalitica e può essere utilizzato come catalizzatore nelle reazioni di sintesi organica. Nella sintesi organica, l'ossido di indio può accelerare la velocità delle reazioni chimiche, migliorare la selettività e la resa della reazione. Ad esempio, nei processi di sintesi organica come le reazioni di ossidazione e idrogenazione, i catalizzatori di ossido di indio possono promuovere efficacemente l'avanzamento della reazione, ridurre l'energia di attivazione della reazione e ridurre al minimo il verificarsi di reazioni collaterali.
(2) Catalizzatore di protezione ambientale
L'ossido di indio può essere utilizzato anche nel campo della protezione ambientale come catalizzatore per il trattamento delle sostanze nocive nei gas di scarico e nelle acque reflue. Nel trattamento dei gas di scarico, i catalizzatori all'ossido di indio possono catalizzare l'ossidazione di inquinanti come composti organici volatili (COV) e monossido di carbonio (CO), convertendoli in innocui biossido di carbonio (CO ₂) e acqua (H ₂ O). Nel trattamento delle acque reflue, i catalizzatori all'ossido di indio possono essere utilizzati per catalizzare la degradazione degli inquinanti organici, migliorare la biodegradabilità delle acque reflue e ridurre la domanda chimica di ossigeno (COD) e la domanda biologica di ossigeno (BOD) delle acque reflue.
Campo della scienza dei materiali
(1) Additivi per materiali ceramici
Ossido di indio (III).la polvere viene utilizzata come additivo nei materiali ceramici e la sua eccellente stabilità termica e chimica la rende un componente importante nella produzione di materiali ceramici ad alte-prestazioni. L'aggiunta di ossido di indio ai materiali ceramici può migliorarne la densità, la durezza e la resistenza, nonché migliorarne la resistenza agli shock termici e alla corrosione. Questi materiali ceramici ad alte-prestazioni hanno ampie applicazioni in campi high-tecnologici come quello aerospaziale e automobilistico, come la produzione di componenti di motori e sensori ad alta-temperatura.
(2) Rivestimenti ad alta temperatura e materiali refrattari
L'ossido di indio ha una buona stabilità termica, un'elevata temperatura di pirolisi e può mantenere una buona stabilità in ambienti ad alta-temperatura, quindi viene comunemente utilizzato anche come rivestimenti ad alta-temperatura e materiali refrattari. Nei rivestimenti ad alta-temperatura, l'ossido di indio può migliorare la resistenza alle alte-temperature e la resistenza all'ossidazione del rivestimento, proteggendo il materiale del substrato dalla corrosione in ambienti ad alta-temperatura. L'ossido di indio può migliorare la refrattarietà e la resistenza agli shock termici dei materiali refrattari, migliorandone la durata e la sicurezza.
(3) Materiali di rivestimento ottico
L'ossido di indio può essere utilizzato per preparare rivestimenti ottici, come rivestimenti antiriflesso. Il rivestimento antiriflesso di ossido di indio sulla superficie dei componenti ottici può ridurre la perdita di riflessione della luce e migliorare la trasmittanza dei componenti ottici. Ciò è di grande importanza per migliorare le prestazioni e la qualità dell'immagine degli strumenti ottici, ampiamente utilizzati nelle apparecchiature ottiche come obiettivi fotografici e telescopi.
Nel campo del vetro e della ceramica
(1)Vetro ottico speciale
L'ossido di indio può essere utilizzato per preparare vetri ottici con elevata trasparenza, elevato indice di rifrazione e altre caratteristiche. L'aggiunta di ossido di indio al vetro ottico può regolarne le proprietà ottiche e soddisfare le esigenze di diversi strumenti ottici. Ad esempio, quando si producono componenti ottici ad alta-precisione come lenti e prismi, l'utilizzo di vetro ottico contenente ossido di indio può migliorare la chiarezza e la risoluzione delle immagini.
(3) Materiali decorativi in vetro colorato e ceramica
L'ossido di indio può essere utilizzato anche per produrre vetro colorato e materiali decorativi ceramici. Regolando la quantità di ossido di indio aggiunto e le condizioni del processo, è possibile preparare prodotti in vetro e ceramica di diversi colori per soddisfare le esigenze di settori quali la decorazione architettonica e la produzione artistica. Questi materiali decorativi in vetro colorato e ceramica non solo hanno un bell'aspetto, ma hanno anche alcune caratteristiche funzionali come l'isolamento termico e l'isolamento acustico.
Ceramica ad alta temperatura e ceramica elettronica
Nel campo della ceramica, l'ossido di indio può essere utilizzato per produrre ceramiche ad alta-temperatura e ceramiche elettroniche. Le ceramiche ad alta temperatura hanno un'eccellente resistenza alle alte-temperature e proprietà meccaniche e sono ampiamente utilizzate in campi come quello aerospaziale e dell'energia. Le ceramiche elettroniche hanno eccellenti proprietà elettriche e possono essere utilizzate per produrre componenti elettronici come condensatori e ceramiche piezoelettriche. L'aggiunta di ossido di indio può migliorare le prestazioni, l'affidabilità e la stabilità della ceramica.
Settore energetico
(1) Materiale dell'elettrodo positivo per batterie agli ioni di litio-
Ossido di indio (III).può essere utilizzato come materiale per elettrodi positivi per le batterie agli ioni di litio-, migliorando la densità di energia e la durata della batteria. Nelle batterie agli ioni di litio-, i materiali catodici di ossido di indio possono subire reazioni reversibili di inserimento ed estrazione con ioni di litio, ottenendo l'immagazzinamento e il rilascio di energia elettrica. Rispetto ai materiali catodici tradizionali, i materiali catodici di ossido di indio hanno una capacità specifica più elevata e migliori prestazioni di ciclismo e si prevede che saranno ampiamente utilizzati in campi quali i veicoli elettrici e i sistemi di stoccaggio dell’energia.
(2) Materiali elettrodici per celle solari
La conduttività degli elettrodi trasparenti all'ossido di indio è fondamentale nelle celle solari, poiché può migliorare l'efficienza delle celle solari. Gli elettrodi trasparenti all'ossido di indio possono raccogliere e trasmettere efficacemente portatori fotogenerati, ridurre le perdite di ricombinazione dei portatori e quindi migliorare l'efficienza di conversione fotoelettrica delle celle solari. Inoltre, l'ossido di indio può essere utilizzato anche per produrre materiali per elettrodi per nuovi tipi di celle solari come celle solari sensibilizzate con colorante- e celle solari a perovskite.
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