Ultrafiltrierende leitfähige Membranen und Beschichtungen aus redispergierbaren, nanoskaligen, kristallinen SnO₂:Sb-Partikeln

Anorganische Membranen, die mittels Sol-Gel-Methode hergestellt wurden, sind vielversprechende Kandidaten für den Einsatz als Filter in Trennprozessen. Leitfähige, unterstützte Membranen und Beschichtungen wurden aus redispergierbaren, nanoskaligen, kristallinen Sb-dotierten SnO₂-Pulvern mit Sb-Gehalten von bis zu 10 Mol-% hergestellt. Die kristallinen Partikel (ca. 4 nm) sind in wässriger Lösung bei pH≥8 vollständig redispergierbar mit einem Feststoffgehalt von bis zu 37 Vol.% und sind monodispers. Nach thermischer Behandlung bei verschiedenen Temperaturen und Zeiten kann der Porendurchmesser eines solchen Pulvers im Bereich von 4–20 nm eingestellt werden – mit einer sehr engen Porengrößenverteilung (ca. ±1 nm) und einer Gesamtporosität von 63 %, die praktisch unabhängig von den Sinterparametern ist. Uniaxial verpresste Substrate (nicht unterstützte Membranen) weisen ähnliche Eigenschaften auf, jedoch mit einer größeren Porengrößenverteilung (±5 nm) und einer Gesamtporosität von 80 %. Ihr elektrischer Widerstand nimmt mit steigender Sintertemperatur und -zeit auf bis zu 4 Ω (800°C, 8 h) ab. Rissfreie, transparente, leitfähige Beschichtungen auf Glas und Keramik wurden durch Spin-Coating erzielt, wobei vollständig dispergierte wässrige Lösungen des Pulvers mit einem Volumenanteil von bis zu 7,8 % verwendet wurden. Nach thermischer Behandlung (1 h bei 550 °C) sind Einzelschichten mit einer Dicke von 200 nm weiterhin porös und weisen eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von ρ = 2,5×10⁻² Ω·cm bei 90 % Transmission im sichtbaren Bereich auf.