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空氣中的成分進行檢測和監(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；同時由于SnO2用作清潔高效的鋰離子電池負極材料具有較高的理論容量而被廣泛研究。為此，我們以SnO2為研究對象，主要考察其氣敏性能，并利用Au作為負載改善氣敏性能，得到了性能更優(yōu)異的氣體敏感材料。同時，初步研究了SnO2作為鋰離子電池負極材料時的電化學(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。氣敏性能測試表明，該結(jié)構(gòu)能夠有效分辨濃度為5~200 ppm的乙醇；長時間高溫老化后，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)材料表面負載了尺寸在5~10 nm之

3、間的Au納米顆粒。氣敏性能測試表明， Au/SnO2的性能明顯優(yōu)于SnO2，尤其是響應(yīng)恢復(fù)時間（響應(yīng)時間由6 s變?yōu)? s，恢復(fù)時間29 s由變?yōu)?0 s）大大縮短。
　?。?）為了進一步證明Au負載對材料氣敏性能改善作用機理，對比研究了氧化鋅（ZnO）納米棒和Au負載的ZnO納米線的氣敏性能。實驗表明，相同的測試條件下， 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，同時靈敏度和乙醇氣體濃度具有較好的

4、線性關(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。比表面積測試表明，比表面積隨空心球直徑的增大而減小。氣敏性能測試表明，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

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極材料，但是二者又有各自的缺點，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