Óxido de indio (III)es un óxido con la fórmula molecular In2O3 y CAS 1312-43-2. El producto puro es un polvo amorfo de color blanco o amarillo claro, que se vuelve marrón rojizo cuando se calienta. La oxidación es un nuevo tipo de material funcional semiconductor transparente de tipo n con una banda prohibida amplia, baja resistividad y alta actividad catalítica. Ha sido ampliamente utilizado en los campos de la optoelectrónica, sensores de gases y catalizadores. Cuando el tamaño de las partículas de óxido de indio alcanza el nivel nanométrico, además de las funciones anteriores, también poseen efectos de superficie, efectos de tamaño cuántico, efectos de tamaño pequeño y efectos de túnel cuántico macroscópico de los nanomateriales.
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Fórmula química |
En2O3 |
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Masa exacta |
278 |
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Peso molecular |
278 |
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m/z |
278 (100.0%), 276 (9.0%) |
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Análisis elemental |
En, 82,71; O, 17.29 |
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En presencia de hidrógeno u otros agentes reductores, se puede reducir a indio metálico u óxido de indio de baja valencia calentándolo a 400 ~ 500 grados.
Se descompone en óxidos de bajo-grado a alta temperatura. Además, puede reaccionar con el indio metálico a alta temperatura. Aunque el In2O3 generado por la combustión a baja -temperatura es fácilmente soluble en ácido, cuanto más completamente se trata a alta temperatura, más difícil es disolverse y la higroscopicidad también desaparece. Cuando el trióxido de indio se reduce con hidrógeno en estado al rojo vivo, se forma indio metálico.
El óxido de indio (In2O3) es un compuesto inorgánico importante, que pertenece a los materiales funcionales semiconductores transparentes de tipo n-, con una banda prohibida amplia, baja resistividad y alta actividad catalítica. En los últimos años, con el rápido desarrollo de la tecnología, el óxido de indio ha mostrado amplias perspectivas de aplicación en múltiples campos. A continuación se detallarán todos los usos del óxido de indio.
(1) Material de película conductora transparente
El óxido de indio es uno de los materiales clave para la fabricación de películas conductoras transparentes. Las películas conductoras transparentes se utilizan ampliamente en dispositivos como pantallas de cristal líquido (LCD), pantallas táctiles y células solares. La película conductora transparente de óxido de indio tiene alta conductividad y transparencia, lo que puede conducir electricidad de manera efectiva sin afectar el efecto de visualización de la pantalla. En las pantallas LCD, la película de óxido de indio sirve como electrodo transparente responsable de transmitir señales eléctricas, lo que permite que la pantalla muestre imágenes con normalidad. Su polvo de óxido de indio de alta-pureza (como 99,99%) tiene buena conductividad y propiedades ópticas, especialmente exhibiendo una excelente transparencia en los rangos espectrales visible e infrarrojo, lo que lo hace insustituible en el campo de la optoelectrónica.
(3) Sensores fotoeléctricos y fotodiodos.
El óxido de indio se puede utilizar para fabricar sensores fotoeléctricos y fotodiodos. Debido a su alta transmitancia de luz y buena conductividad eléctrica, el óxido de indio ayuda a mejorar el rendimiento de los dispositivos optoelectrónicos. En los sensores fotoeléctricos, el óxido de indio puede convertir señales luminosas en señales eléctricas, logrando la detección y control de la intensidad de la luz. En los fotodiodos, el óxido de indio, como material semiconductor, participa en la generación y transporte de portadores fotogenerados, mejorando la eficiencia de conversión fotoeléctrica.
(2) Material objetivo de óxido de indio y estaño (ITO)
Óxido de indio (III)A menudo se mezcla con óxido de estaño (SnO2) en una cierta proporción para producir objetivos de óxido de indio y estaño (ITO). El material objetivo ITO es el material principal para preparar películas conductoras transparentes. Mediante métodos físicos de deposición de vapor, como la pulverización catódica con magnetrón, el material objetivo de ITO se deposita sobre el sustrato para formar una película conductora transparente uniforme. La película conductora transparente ITO tiene una amplia gama de aplicaciones en pantallas LCD planas, pantallas táctiles, desempañadores y otros campos. Por ejemplo, en las pantallas táctiles de teléfonos inteligentes y tabletas, la película ITO sirve como una capa de detección táctil que puede detectar con precisión la operación táctil del usuario.
(4) Materiales de fuentes de luz y láser
El óxido de indio también se puede utilizar como material para láseres y fuentes de luz para mejorar su eficiencia y estabilidad. En los láseres, el óxido de indio puede servir como medio de ganancia o elemento óptico, participando en el proceso de generación y amplificación del láser. Su excelente rendimiento óptico y estabilidad térmica permiten que el láser funcione de manera estable en entornos hostiles como altas temperaturas y alta potencia. En términos de fuentes de luz, el óxido de indio se puede utilizar para fabricar diodos emisores de luz (LED)-de alto brillo y alta eficiencia, lo que proporciona fuentes de luz de alta-calidad para campos como la iluminación y las pantallas.
(1) Varistor
El óxido de indio se puede utilizar para fabricar varistores. Los varistores son dispositivos de resistencia con características no lineales de voltios y amperios y sus valores de resistencia disminuyen drásticamente cuando el voltaje excede un cierto valor. Los varistores de óxido de indio tienen las ventajas de una velocidad de respuesta rápida y una fuerte resistencia a sobretensiones, y se utilizan ampliamente en circuitos de protección contra sobretensiones de dispositivos electrónicos. Por ejemplo, en campos como circuitos de energía y equipos de comunicación, los varistores de óxido de indio pueden prevenir eficazmente daños a los componentes electrónicos causados por sobretensión.
(3) Transistores de efecto de campo y dispositivos optoelectrónicos.
El óxido de indio, con su alta transparencia y conductividad, se puede utilizar en la fabricación de dispositivos electrónicos como transistores de efecto de campo-y dispositivos optoelectrónicos. En los transistores de efecto de campo-el óxido de indio, como material semiconductor, participa en la transmisión y control de los portadores de carga, logrando la amplificación y procesamiento de la señal. En dispositivos optoelectrónicos, el óxido de indio se puede utilizar para fabricar fotodetectores, células solares, etc., convirtiendo la energía luminosa en energía eléctrica.
(2) Sensores de gas y sensores de humedad
El óxido de indio se puede utilizar como material sensor de gas para la preparación de sensores de gas, que pueden detectar gases y olores nocivos en el aire. Los sensores de óxido de indio tienen alta sensibilidad, respuesta rápida y buena selectividad. Su principio de funcionamiento se basa en la interacción entre la superficie del óxido de indio y las moléculas de gas, lo que provoca un cambio en el valor de resistencia, logrando así la detección de la concentración de gas. En términos de sensores de humedad, el óxido de indio también puede detectar cambios en la humedad ambiental y reflejar la magnitud de la humedad a través de cambios en los valores de resistencia. Es ampliamente utilizado en campos como el monitoreo meteorológico y el control industrial.
(1) Catalizador de síntesis orgánica
El óxido de indio tiene una alta actividad catalítica y puede utilizarse como catalizador en reacciones de síntesis orgánica. En síntesis orgánica, el óxido de indio puede acelerar la velocidad de las reacciones químicas, mejorar la selectividad y el rendimiento de la reacción. Por ejemplo, en procesos de síntesis orgánica, como reacciones de oxidación e hidrogenación, los catalizadores de óxido de indio pueden promover eficazmente el progreso de la reacción, reducir la energía de activación de la reacción y minimizar la aparición de reacciones secundarias.
(2) Catalizador de protección ambiental
El óxido de indio también se puede utilizar en el campo de la protección del medio ambiente como catalizador para tratar sustancias nocivas en los gases de escape y las aguas residuales. En el tratamiento de gases de escape, los catalizadores de óxido de indio pueden catalizar la oxidación de contaminantes como compuestos orgánicos volátiles (COV) y monóxido de carbono (CO), convirtiéndolos en dióxido de carbono (CO ₂) y agua (H ₂ O) inofensivos. En el tratamiento de aguas residuales, se pueden utilizar catalizadores de óxido de indio para catalizar la degradación de contaminantes orgánicos, mejorar la biodegradabilidad de las aguas residuales y reducir la demanda química de oxígeno (DQO) y la demanda biológica de oxígeno (DBO) de las aguas residuales.
Campo de ciencia de materiales
(1) Aditivos para materiales cerámicos
Óxido de indio (III)El polvo se utiliza como aditivo en materiales cerámicos y su excelente estabilidad térmica y química lo convierte en un componente importante en la fabricación de materiales cerámicos de alto-rendimiento. Agregar óxido de indio a los materiales cerámicos puede mejorar su densidad, dureza y resistencia, así como mejorar su resistencia al choque térmico y a la corrosión. Estos materiales cerámicos de alto-rendimiento tienen amplias aplicaciones en campos de alta-tecnología, como el aeroespacial y el automotriz, como la fabricación de componentes de motores y sensores de alta-temperatura.
(2) Recubrimientos de alta temperatura y materiales refractarios.
El óxido de indio tiene buena estabilidad térmica, alta temperatura de pirólisis y puede mantener una buena estabilidad en ambientes de alta-temperatura, por lo que también se usa comúnmente como recubrimientos y materiales refractarios de alta-temperatura. En recubrimientos de alta-temperatura, el óxido de indio puede mejorar la resistencia a altas-temperaturas y la resistencia a la oxidación del recubrimiento, protegiendo el material del sustrato de la corrosión en entornos de alta-temperatura. El óxido de indio puede mejorar la refractariedad y la resistencia al choque térmico de los materiales refractarios, mejorar su vida útil y su seguridad.
(3) Materiales de recubrimiento óptico
El óxido de indio se puede utilizar para preparar revestimientos ópticos, como revestimientos antirreflectantes. El recubrimiento antirreflectante de óxido de indio en la superficie de los componentes ópticos puede reducir la pérdida de reflexión de la luz y mejorar la transmitancia de los componentes ópticos. Esto es de gran importancia para mejorar el rendimiento y la calidad de las imágenes de los instrumentos ópticos, como los que se utilizan ampliamente en equipos ópticos como lentes de cámaras y telescopios.
En el campo del vidrio y la cerámica
(1) Vidrio óptico especial
El óxido de indio se puede utilizar para preparar vidrios ópticos con alta transparencia, alto índice de refracción y otras características. Agregar óxido de indio al vidrio óptico puede ajustar sus propiedades ópticas y satisfacer las necesidades de diferentes instrumentos ópticos. Por ejemplo, al fabricar componentes ópticos de alta-precisión, como lentes y prismas, el uso de vidrio óptico que contenga óxido de indio puede mejorar la claridad y la resolución de las imágenes.
(3) Materiales decorativos cerámicos y de vidrio de colores.
El óxido de indio también se puede utilizar para fabricar vidrio coloreado y materiales decorativos cerámicos. Al ajustar la cantidad de óxido de indio agregado y las condiciones del proceso, se pueden preparar productos de vidrio y cerámica de diferentes colores para satisfacer las necesidades de campos como la decoración arquitectónica y la producción artística. Estos materiales decorativos cerámicos y de vidrio coloreado no solo tienen una apariencia hermosa, sino que también tienen ciertas características funcionales como aislamiento térmico y acústico.
Cerámica de alta temperatura y cerámica electrónica.
En el campo de la cerámica, el óxido de indio se puede utilizar para fabricar cerámicas electrónicas y de alta-temperatura. Las cerámicas de alta temperatura tienen excelentes propiedades mecánicas y de resistencia a altas temperaturas-y se utilizan ampliamente en campos como el aeroespacial y el energético. Las cerámicas electrónicas tienen excelentes propiedades eléctricas y pueden usarse para fabricar componentes electrónicos como condensadores y cerámicas piezoeléctricas. La adición de óxido de indio puede mejorar el rendimiento, la confiabilidad y la estabilidad de la cerámica.
Sector energético
(1) Material del electrodo positivo para baterías de iones de litio-
Óxido de indio (III)se puede utilizar como material de electrodo positivo para baterías de iones de litio-, mejorando la densidad de energía y el ciclo de vida de la batería. En las baterías de iones de litio-, los materiales catódicos de óxido de indio pueden sufrir reacciones reversibles de inserción y extracción con iones de litio, logrando el almacenamiento y liberación de energía eléctrica. En comparación con los materiales catódicos tradicionales, los materiales catódicos de óxido de indio tienen una mayor capacidad específica y un mejor rendimiento cíclico, y se espera que se utilicen ampliamente en campos como los vehículos eléctricos y los sistemas de almacenamiento de energía.
(2) Materiales de electrodos para células solares.
La conductividad de los electrodos transparentes de óxido de indio es crucial en las células solares, ya que puede mejorar la eficiencia de las células solares. Los electrodos transparentes de óxido de indio pueden recolectar y transmitir efectivamente portadores fotogenerados, reducir las pérdidas por recombinación de portadores y así mejorar la eficiencia de conversión fotoeléctrica de las células solares. Además, el óxido de indio también se puede utilizar para fabricar materiales de electrodos para nuevos tipos de células solares, como las células solares sensibilizadas con tinte- y las células solares de perovskita.
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