TiO2、SnO2微-納米結(jié)構(gòu)可控合成及其性能研究.pdf

1、TiO2和SnO2廣泛用于光催化、氣敏、涂料、鋰離子電池、太陽能電池、藥物傳輸和醫(yī)學成像等方面。隨著科學研究的深入，人們意識到材料的性能不只取決于材料本身的化學組分，還取決于其形貌等微觀結(jié)構(gòu)。通過制備具有不同形貌結(jié)構(gòu)的TiO2和SnO2可以改善其在應用方面的性質(zhì)。而材料的形貌結(jié)構(gòu)又與制備方法緊密相關(guān)。因此，研究合成方法，形貌結(jié)構(gòu)以及性能之間的關(guān)系，對于改善TiO2和SnO2的性能具有重要意義。
　　本課題來自于河南省創(chuàng)新人才計劃項

2、目(114200510004)和河南師范大學研究生科研創(chuàng)新項目(No.YL201202)，重點研究了不同形貌結(jié)構(gòu)TiO2的制備及其作為鋰離子電池負極材料的電化學性能。另外也研究了SnO2微米球從實心到空心的調(diào)控生長機理，并測試了其氣敏性能。主要內(nèi)容包括:
　　(1)通過溶劑熱反應時間的控制，研究了以鈦酸四丁酯為鈦源，二水合草酸為添加劑，乙二醇為溶劑的反應體系對納米粒子可控組裝TiO2蛋黃-殼分級結(jié)構(gòu)微米球機理的影響。首次將這種Ti

3、O2蛋黃-殼結(jié)構(gòu)分級結(jié)構(gòu)微米球煅燒后用于鋰離子電池中，發(fā)現(xiàn)其在0.25C下首次放電比容量高達267.6mAhg-1，40次循環(huán)后仍保留有191mAhg-1，表現(xiàn)了優(yōu)良的電化學性能。
　　(2)采用油浴回流的方法，以鈦酸四丁酯為鈦源，二水合草酸為添加劑，乙二醇為溶劑制備了TiO2亞微米球。研究了煅燒后TiO2亞微米球的循環(huán)性能，發(fā)現(xiàn)在0.25C時，其首次放電比容量為189.5mAhg-1，40次循環(huán)后仍保留有188.9mAhg-1。

4、表明該材料具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　(3)通過溶劑熱反應時間的控制，研究了鈦酸四丁酯，二水合草酸以及溶劑等因素對納米粒子組裝TiO2空心微米球可控生長機理的影響。發(fā)現(xiàn)當鈦源用量一定時，添加劑用量對形貌具有顯著的控制作用。將這種TiO2空心微米球煅燒后用于鋰離子電池中，發(fā)現(xiàn)添加劑用量一定時，鈦源的用量對電化學性能影響顯著。溶劑碳鏈長度顯著影響TiO2空心球尺寸，進而影響其電化學性能。因此，添加劑用量、鈦源的用量、溶劑的碳鏈長度等可

5、有效調(diào)控所制備空心微米球的形貌進而影響其電化學性能。
　　(4)通過對一步水熱法反應時間的控制，研究了以SnCl2·2H2O為錫源，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為軟模板，去離子水為溶劑，并以酒石酸(C4H6O6)輔助的反應體系對合成SnO2分級結(jié)構(gòu)空心微米球生長機理的影響。發(fā)現(xiàn)可以通過對反應時間的控制，可控合成具有不同比表面積和孔徑的SnO2分級結(jié)構(gòu)實心、空心微米球，且這些微球的比表面積和孔徑呈反向變化關(guān)系。通過對這些SnO2微米球的