單相SnO2及SnO2-Graphene復(fù)合結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑與性能研究.pdf

1、近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口數(shù)量的不斷增加，環(huán)境污染問題越來越受到人們的重視。二氧化錫(SnO2)是一種N型半導(dǎo)體，室溫下禁帶寬度約為3.5eV，表現(xiàn)出良好的化學(xué)、電學(xué)和光學(xué)性能，在光催化、氣敏傳感、鋰離子電池、染料敏化電池、超級(jí)電容器、透明導(dǎo)電薄膜以及相關(guān)光電器件等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。石墨烯(Graphene)是一種二維層狀結(jié)構(gòu)，擁有優(yōu)異的電子輸運(yùn)性能、機(jī)械性能和表面化學(xué)性能，這些特性極大地提高了石墨烯基復(fù)合結(jié)構(gòu)在光催化過程中的吸附

2、效率、光生載流子與空穴的分離效率。將石墨烯與其他金屬氧化物催化劑復(fù)合可以很好地克服單相半導(dǎo)體催化劑存在的許多問題。本文以氧化石墨烯為前驅(qū)物，采用水熱合成法構(gòu)建SnO2/Graphene復(fù)合光催化劑，對(duì)其形貌、結(jié)構(gòu)以及性能進(jìn)行表征。
　　本文做了以下幾個(gè)方面的工作:
　　1.利用水熱法以NaOH和SnCl4·5H2O為反應(yīng)物制備了SnO2量子點(diǎn)、納米棒以及納米球三種不同形貌的納米結(jié)構(gòu)。借助XRD、TEM、拉曼光譜、光催化等手段

3、對(duì)SnO2量子點(diǎn)、納米棒、納米球三種不同形貌的納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，研究了它們的生長(zhǎng)機(jī)制和光學(xué)性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，量子點(diǎn)的直徑約為5 nm，有良好的分散性。三種不同形貌的納米結(jié)構(gòu)在紫外光下都表現(xiàn)出了良好的光催化性能，不同形貌的二氧化錫光催化效果不同。研究發(fā)現(xiàn)納米結(jié)構(gòu)的比表面積決定了紫外光下的光催化效果。比表面積越大，其催化性能越強(qiáng)。
　　2.研究了不同退火溫度對(duì)二氧化錫量子點(diǎn)的晶型、形貌及光學(xué)性質(zhì)的影響，重點(diǎn)分析了不同退火溫度對(duì)二氧

4、化錫量子點(diǎn)光催化性能的影響，并對(duì)其催化機(jī)理進(jìn)行了研究。通過比較退火之后粉末樣品的光催化性能，發(fā)現(xiàn)在200℃下退火的SnO2量子點(diǎn)具有最好的紫外光催化性能。隨著退火溫度的增加，SnO2的光催化性能降低。這是因?yàn)?，晶體缺陷隨著溫度的增加而減少，晶體生長(zhǎng)更加完整、樣品中氧空位缺陷濃度減少，導(dǎo)致缺陷能級(jí)束縛電子濃度減少，從而使電子-空穴復(fù)合效率增大，最終導(dǎo)致了其光催化性能降低。
　　3.利用水熱法以不同錫源(Sn2+和Sn4+)制備出二氧

5、化錫與石墨烯的復(fù)合物。利用XRD、SEM、TEM、SAED等手段對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征，借助紫外-可見吸收光譜和Raman光譜研究了它們的光學(xué)性質(zhì)及不同錫源對(duì)其光學(xué)性質(zhì)的影響。與單相納米材料相比，二氧化錫/石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)具有較大的比表面積，較高的光催化性能，在凈化環(huán)境方面有較高的潛在應(yīng)用價(jià)值。通過對(duì)Sn2+/Sn4+與石墨烯復(fù)合過程的分析，研究了復(fù)合物界面、光生載流子分離效率等因素對(duì)光催化性能的影響，提出了提高SnO2基復(fù)合物光催