SnO2基異質(zhì)結(jié)電極的制備及其電化學(xué)性能的研究.pdf

1、SnO2是一種n型寬能隙半導(dǎo)體，禁帶寬度為3.5-4.0eV，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，且具有特定的導(dǎo)電性和反射紅外線輻射的特性，因此在鋰電池、太陽能電池、液晶顯示、光電子裝置、透明導(dǎo)電電極等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。許多研究表明，將SnO2納米半導(dǎo)體與其他納米半導(dǎo)體(如TiO2，Al2O3, ZnO等)復(fù)合形成異質(zhì)結(jié)能有效改善SnO2的電化學(xué)性能。本文在總結(jié)和借鑒國內(nèi)外SnO2與納米半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)電極材料研究的基礎(chǔ)上，研究以高度有序的TiO2納米管電

2、極(TiO2NTs)作為基礎(chǔ)電極，通過與SnO2納米材料復(fù)合形成半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)電極，改善SnO2的電化學(xué)性能并將其用于儲鋰電極和光電材料的研究。本論文主要在以下幾個方面開展了工作：
　　①利用簡單的水熱法將SnO2負(fù)載到通過陽極氧化制備的TiO2NTs上。本文采用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線能譜(EDX)、X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜（XPS）等對樣品的形貌、成份、晶型結(jié)構(gòu)和表面狀態(tài)分別進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，水熱法制

3、備的SnO2納米顆粒均勻地分散在TiO2NTs的管口, XPS證實Sn的價態(tài)為+4價，沒有不純的錫氧化物。另外，還探討了水熱反應(yīng)時間、碳摻雜和不同基底對SnO2納米顆粒形貌及異質(zhì)結(jié)電極的電化學(xué)性能的影響。
　　②將制備的SnO2基異質(zhì)結(jié)電極用于電化學(xué)性能的測試。實驗結(jié)果表明，不同水熱反應(yīng)時間制備的SnO2/TiO2NTs電極儲鋰性能差異明顯，主要是由于反應(yīng)時間不同導(dǎo)致了SnO2負(fù)載量的不同，最佳反應(yīng)時間是5h，首次庫倫效率為63.

4、9％，經(jīng)過50次循環(huán)后，樣品的容量為67.4μAh cm-2，其光電流響應(yīng)也高達(dá)1.80 mA cm-2。
　?、蹖iO2NTs基底進(jìn)行碳摻雜探討碳摻雜對電極儲鋰性能及光電性能的影響：發(fā)現(xiàn)碳摻雜后電極的儲鋰性能更好。SnO2/TiO2NTs和SnO2@C-TiO2NTs電極首次庫倫效率分別為63%和67%，50次循環(huán)后容量分別為61μAh cm-2和72μAh cm-2；對它們進(jìn)行光電測試時，基底進(jìn)行碳摻雜的SnO2@C-TiO