SnO2微納結(jié)構(gòu)的合成及氣敏和鋰電性能研究.pdf

1、SnO2作為極為重要的n型金屬氧化物半導(dǎo)體，被廣泛用作氣體傳感材料對(duì)空氣中的成分進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控，具有成本較低，靈敏度高、響應(yīng)恢復(fù)迅速、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)；同時(shí)由于SnO2用作清潔高效的鋰離子電池負(fù)極材料具有較高的理論容量而被廣泛研究。為此，我們以SnO2為研究對(duì)象，主要考察其氣敏性能，并利用Au作為負(fù)載改善氣敏性能，得到了性能更優(yōu)異的氣體敏感材料。同時(shí)，初步研究了SnO2作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)的電化學(xué)性能。主要研究結(jié)果如下：
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2、、水熱法制備SnO2三維多孔微納結(jié)構(gòu)及其氣敏性能
　?。?）利用水熱法制備了SnO2三維多孔微納結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)表面的孔徑分布在2~50 nm之間，BET比表面積為62.5 m2/g。氣敏性能測(cè)試表明，該結(jié)構(gòu)能夠有效分辨濃度為5~200 ppm的乙醇；長(zhǎng)時(shí)間高溫老化后，器件依然具有快速響應(yīng)恢復(fù)的特性。（2）為了進(jìn)一步提升SnO2微納材料氣敏器件的性能，利用氨基酸輔助一步法，在SnO2三維多孔微納結(jié)構(gòu)材料表面負(fù)載了尺寸在5~10 nm之

3、間的Au納米顆粒。氣敏性能測(cè)試表明， Au/SnO2的性能明顯優(yōu)于SnO2，尤其是響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間（響應(yīng)時(shí)間由6 s變?yōu)? s，恢復(fù)時(shí)間29 s由變?yōu)?0 s）大大縮短。
　?。?）為了進(jìn)一步證明Au負(fù)載對(duì)材料氣敏性能改善作用機(jī)理，對(duì)比研究了氧化鋅（ZnO）納米棒和Au負(fù)載的ZnO納米線(xiàn)的氣敏性能。實(shí)驗(yàn)表明，相同的測(cè)試條件下， Au/ZnO納米棒的性能明顯優(yōu)于ZnO，如靈敏度高，響應(yīng)恢復(fù)快，穩(wěn)定性好，同時(shí)靈敏度和乙醇?xì)怏w濃度具有較好的

4、線(xiàn)性關(guān)系。
　　2、模板法制備SnO2空心球
　　利用St?ber法水解TEOS制備了不同尺寸的SiO2微球，采用水熱法在表面包覆SnO2，腐蝕掉SiO2模板即可以得到不同尺寸的SnO2空心球。比表面積測(cè)試表明，比表面積隨空心球直徑的增大而減小。氣敏性能測(cè)試表明，SnO2空心球比表面積越大，靈敏度越高。但由于去核不完全，作為絕緣體的SiO2影響材料的導(dǎo)電性，因而使材料的氣敏性能變差。利用氨基酸輔助一步法在SnO2空心球表面負(fù)

5、載Au納米顆粒后，氣敏性能明顯得到改善，穩(wěn)定性變好；且隨著負(fù)載量的增加，靈敏度逐漸增大。
　　3、TiO2@SnO2核殼復(fù)合微納結(jié)構(gòu)的制備及鋰電性能的優(yōu)化
　　SnO2和TiO2都可以用作鋰離子電池的負(fù)極材料，但是二者又有各自的缺點(diǎn)，SnO2循環(huán)性能差，TiO2容量低。在本文中，分別制備了TiO2和SnO2微球以及TiO2@SnO2核殼結(jié)構(gòu)。利用EDS得到SnO2和TiO2的重量百分比分別為53.44％和41.56%，故Ti