本文關(guān)鍵詞：二氧化錫納米復(fù)合材料的設(shè)計(jì)合成及其光電化學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： SnO_2 納米復(fù)合材料 摻雜 光催化 電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能

【摘要】：SnO_2是一種寬禁帶的n型半導(dǎo)體材料,由于其具有優(yōu)良的穩(wěn)定性、光學(xué)性能、催化性能和很高的儲(chǔ)鋰容量,使其在多種領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是SnO_2材料在實(shí)際應(yīng)用中,仍然存在一些問題,比如光催化過程中對可見光的低響應(yīng)性;在鋰離子電池應(yīng)用上,充放電過程材料結(jié)構(gòu)的易崩塌,這些都阻礙了其在光電化學(xué)方面的應(yīng)用。本文通過對SnO_2納米材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)合成,采用包覆、復(fù)合和摻雜等手段以改善它的光電化學(xué)性能(光催化性能和電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能)。主要研究內(nèi)容包括:1.中空CuO@SnO_2微球的制備及其光電化學(xué)性能的研究采用SiO_2微球?yàn)槟０鍎┰谒疅釛l件下制備獲得SnO_2@SiO_2微球,然后通過浸漬、陳腐、煅燒、蝕刻等一系列過程實(shí)現(xiàn)CuO包覆,制備獲得中空CuO@SnO_2微球,并對產(chǎn)物進(jìn)行光電化學(xué)性能的研究。結(jié)果顯示,相對于SnO_2微球而言,中空CuO@SnO_2微球具有良好的光催化活性和電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能,這歸功于CuO的引入。在光催化方面,CuO的包覆不僅拓寬了光譜的吸收范圍還提高了光生載流子的分離,從而提高的光催化降解的效率;在儲(chǔ)鋰性能方面,CuO包覆增強(qiáng)了電荷遷移能力和提供電極支撐材料來減緩SnO_2負(fù)極材料結(jié)構(gòu)坍塌,從而提高了SnO_2負(fù)極材料電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能。2.SnO_2/C微球復(fù)合物的制備及其電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能的研究采用水熱法制備的碳微球在Sn Cl2水溶液中浸漬、陳腐,再經(jīng)過惰性氣氛煅燒制備獲得SnO_2/C微球復(fù)合物。電化學(xué)測試結(jié)果表明,制備出的SnO_2/C微球復(fù)合物相比于C微球表現(xiàn)出更高可逆容量,而相比于SnO_2納米晶粒則具有更好的循環(huán)性能。這是由于SnO_2納米晶粒和碳微球復(fù)合后,不但在電荷遷移能力方面得到了有效改善,而且在犧牲一部分容量的前提下,碳微球有效抑制了SnO_2結(jié)構(gòu)的坍塌從而獲得了較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。3.Zn摻雜SnO_2納米結(jié)構(gòu)的制備及其光催化性能的研究采用一步水熱法制備獲得Zn摻雜SnO_2納米結(jié)構(gòu),并對產(chǎn)物進(jìn)行光催化性能研究。結(jié)果表明,在水熱反應(yīng)的高溫高壓條件下,Zn摻雜后的合成制備過程中發(fā)生晶體晶格的定向生長,但并沒有改變SnO_2納米結(jié)構(gòu)原有的晶格點(diǎn)陣。相對于純SnO_2樣品,Zn摻雜SnO_2樣品具有良好的光催化活性,這歸因于Zn的摻雜增加晶格有序度,提高光生載流子的遷移速率;摻雜形成的缺陷在表面增加了反應(yīng)活性位點(diǎn);摻雜后形成許多氧空位,使得電子遷移過程中發(fā)生自陷捕獲,從而提高了光生載流子的分離。
【關(guān)鍵詞】：SnO_2 納米復(fù)合材料 摻雜 光催化 電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能
【學(xué)位授予單位】：中國計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1;TB33
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-16
• 1 緒論16-31
• 1.1 引言16
• 1.2 SnO_2納米材料16-22
• 1.2.1 納米材料概述16-17
• 1.2.2 SnO_2納米材料制備17-20
• 1.2.3 SnO_2納米材料性能20-21
• 1.2.4 SnO_2納米材料應(yīng)用21-22
• 1.3 SnO_2光催化性能22-26
• 1.3.1 光催化原理22-24
• 1.3.2 SnO_2光催化材料的研究進(jìn)展24-26
• 1.4 SnO_2電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能26-29
• 1.4.1 儲(chǔ)鋰機(jī)理26-27
• 1.4.2 SnO_2負(fù)極材料的研究進(jìn)展27-29
• 1.5 本課題的研究內(nèi)容和意義29-31
• 2 實(shí)驗(yàn)部分31-39
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器31-33
• 2.1.1 主要實(shí)驗(yàn)藥品31-32
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備32-33
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法33-35
• 2.2.1 SiO_2為模板劑制備中空CuO@SnO_2微球33-34
• 2.2.2 制備SnO_2/C微球復(fù)合物34-35
• 2.2.3 水熱法制備Zn摻雜SnO_2納米結(jié)構(gòu)35
• 2.3 材料分析測試35-36
• 2.4 光催化性能測試36-37
• 2.5 電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能測試37-39
• 3 SiO_2為模板劑制備中空CuO@SnO_2微球39-55
• 3.1 引言39
• 3.2 中空CuO@SnO_2微球的制備39-40
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論40-53
• 3.3.1 SiO_2模板劑的表征40-41
• 3.3.2 中空CuO@SnO_2微球的結(jié)構(gòu)形貌表征41-44
• 3.3.3 紫外-可見漫反射光譜分析44-45
• 3.3.4 光催化測試45-50
• 3.3.5 電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能50-53
• 3.4 本章小結(jié)53-55
• 4 SnO_2/C微球復(fù)合物55-64
• 4.1 引言55
• 4.2 SnO_2/C微球復(fù)合物的制備55-56
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論56-62
• 4.3.1 產(chǎn)物結(jié)構(gòu)形貌表征56-58
• 4.3.2 循環(huán)伏安測試58-60
• 4.3.3 充放電循環(huán)測試60-62
• 4.3.4 電化學(xué)阻抗（EIS）測試62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 5 一步水熱法制備Zn摻雜SnO_2納米結(jié)構(gòu)64-74
• 5.1 引言64
• 5.2 Zn摻雜SnO_2納米結(jié)構(gòu)的制備64
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論64-72
• 5.3.1 材料的結(jié)構(gòu)形貌表征64-67
• 5.3.2 紫外-可見漫反射光譜分析67-68
• 5.3.3 光催化性能68-72
• 5.4 本章小結(jié)72-74
• 6 結(jié)論與展望74-76
• 6.1 結(jié)論74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-84
• 作者簡歷84-85

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本文編號(hào)：943683