二氧化锡纳米复合材料的设计合成及其光电化学性能研究
SnO2是一种宽禁带的n型半导体材料，由于其具有优良的稳定性、光学性能、催化性能和很高的储锂容量，使其在多种领域有着广泛的应用。但是SnO2材料在实际应用中，仍然存在一些问题，比如光催化过程中对可见光的低响应性；在锂离子电池应用上，充放电过程材料结构的易崩塌，这些都阻碍了其在光电化学方面的应用。本文通过对SnO2纳米材料结构的设计合成，采用包覆、复合和掺杂等手段以改善它的光电化学性能（光催化性能和电化学储锂性能）。主要研究内容包括： 1.中空CuO@SnO2微球的制备及其光电化学性能的研究 采用SiO2微球为模板剂在水热条件下制备获得SnO2@SiO2微球，然后通过浸渍、陈腐、煅烧、蚀刻等一系列过程实现CuO包覆，制备获得中空CuO@SnO2微球，并对产物进行光电化学性能的研究。结果显示，相对于SnO2微球而言，中空CuO@SnO2微球具有良好的光催化活性和电化学储锂性能，这归功于CuO的引入。在光催化方面，CuO的包覆不仅拓宽了光谱的吸收范围还提高了光生载流子的分离，从而提高的光催化降解的效率；在储锂性能方面，CuO包覆增强了电荷迁移能力和提供电极支撑材料来减缓SnO2负极材料结构坍塌，从而提高了SnO2负极材料电化学储锂性能。 2.SnO2/C微球复合物的制备及其电化学储锂性能的研究 采用水热法制备的碳微球在SnCl2水溶液中浸渍、陈腐，再经过惰性气氛煅烧制备获得SnO2/C微球复合物。电化学测试结果表明，制备出的SnO2/C微球复合物相比于C微球表现出更高可逆容量，而相比于SnO2纳米晶粒则具有更好的循环性能。这是由于SnO2纳米晶粒和碳微球复合后，不但在电荷迁移能力方面得到了有效改善，而且在牺牲一部分容量的前提下，碳微球有效抑制了SnO2结构的坍塌从而获得了较好的结构稳定性。 3.Zn掺杂SnO2纳米结构的制备及其光催化性能的研究 采用一步水热法制备获得Zn掺杂SnO2纳米结构，并对产物进行光催化性能研究。结果表明，在水热反应的高温高压条件下，Zn掺杂后的合成制备过程中发生晶体晶格的定向生长，但并没有改变SnO2纳米结构原有的晶格点阵。相对于纯SnO2样品，Zn掺杂SnO2样品具有良好的光催化活性，这归因于Zn的掺杂增加晶格有序度，提高光生载流子的迁移速率；掺杂形成的缺陷在表面增加了反应活性位点；掺杂后形成许多氧空位，使得电子迁移过程中发生自陷捕获，从而提高了光生载流子的分离。
复合材料;二氧化锡;合成工艺;光电化学性能
中国计量大学
硕士
材料物理与化学
陈达;舒康颖
2015
中文
TB33
85
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）