锡基复合材料的制备、表征及电化学性能研究

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1、论文分类号：２学校代码：１０７０８学号：１５０８０２９，＿换焱斜技Ａｆ）ＳＨＡＡＮＸＩＵＮＶＥＳＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＲＩＴＹＹ硕士学位论文Ｔ’ｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ锡基复合材料的制备、表征及电化学性能研究．．、１馨郭．ｉ＼ｗｍｍｌｌｌｌＩＩ指导教师姓名：刘淑玲学科名称：存机化学论文提交日期：２０１８年３月Ｉｊｋ论文答辩日期：２０１８年５月Ｉｊ学位授予单位：陕西科４大学ＩＩ■｜１■■画■■＾——ａ———■■■

2、■■■ｈ■ａａａｓｓａｍｒｒｒ：：：ｓｓ申请理学硕士学位论文论文题目：锡基复合材料的制备、表征及电化学性能研究学科门类：理学一级学科：有机化学培养单位：化学与化工学院硕士生：郭洁导师：刘淑玲2018年5月Synthesis,CharacterizationandElectrochemicalPerformanceResearchofTinCompositesMaterialsAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoft

3、heRequirementfortheDegreeofMasterofScienceByJieGuoSupervisor:Prof.ShulingLiuMay,2018锡基复合材料的制备、表征及其电化学性能研究摘要传统的石墨材料作为锂离子电池负极，其理论比容量仅为372mAhg-1，无法满足人们的要求。近年来，开发高容量、高循环稳定性的负极材料取代传统的石墨电极材料成为锂离子电池研究的热点。氧化锡具有理论比容量高，嵌锂电位低等优势，但是在充放电过程中体积变化大，电极材料易粉化，导致材料的电化学性能较差。将氧化锡与其它活性材料复合，不仅可以发挥其自身

4、高理论比容量的优势，而且与其它活性材料复合，通过协同作用缓解体积变化，提高锂离子电池的电化学性能。本文的主要研究对象是氧化锡复合物，研究了复合材料制备方法，并对其电性能进行了测试，通过表征手段对影响电化学性能的因素进行了分析。以下是本论文的主要研究内容与结果：（1）通过两步水热法合成了SnO2/Fe2O3异质结结构复合材料，利用了XRD、EDS、SEM、HRTEM、SAED等分别对产物的物相、形貌和尺寸进行了表征，分析测试结果得知，成功制备了SnO2/Fe2O3异质结结构复合材料。表征的结果显示：制备的复合材料由片状SnO2与Fe2O3颗粒组成，氧

5、化铁纳米颗粒附着在氧化锡片层表面。对复合材料的电化学性能进行了测试分析，结果表明，当氧化锡纳米片上附着有氧化铁颗粒时，其电化学性能有了明显的提高，而且在100mAg-1的电流密度下时，经过了100圈的充放电循环后，放电比容量依旧保持在1022mAhg-1。说明复合物中氧化铁和氧化锡之间产生了很好的协同作用，从而使复合材料的充放电比容量、循环性以及倍率性得到改善。（2）采用一步合成的方法，以SnCl2∙2H2O为锡源，以氧化石墨烯（GO）为载体，以去离子水作为溶剂，在180℃、12h条件下，成功制备了由氧化锡纳米颗粒与片状石墨烯组成的SnO2/石墨烯

6、复合材料。改变氧化石墨烯的添加量，得到不同含量的复合材料。通过对不同含量复合物的形貌以及电化学性能测试分析，结果表明：不同氧化石墨烯添加量得到的复合材料均有较高的充放电比容量，当GO为7.5mg，SnCl2∙2H2O为1mmol时，复合材料的性能最好。在500mAg-1电流密度下，复合材料的首次可逆电容量达1523mAhg-1，首次库伦效率为82.5%。循环100次后可逆容量仍可保持在823mAhg-1，具有较高的可逆比容量，且电化学性能稳定。I（3）以四氯化锡（SnCl4∙5H2O），氯化铁（FeCl3∙6H2O），氧化石墨烯（GO）为反应物，以

7、聚乙二醇-400（PEG-400）为溶剂，采用一步法制备制得Fe2O3/SnO2/石墨烯复合材料，且在溶剂热的过程中，氧化石墨烯得到了很好的还原，变成石墨烯。通过XRD、EDS、SEM等表征手段对产物的结构与形貌进行了表征。表征结果显示，在石墨烯片上锚定着氧化铁方块，氧化锡纳米颗粒。对复合材料进行了电化学性能测试，与Fe2O3/石墨烯、SnO2/石墨烯复合材料相比，两种金属氧化物同时与石墨烯片之间产生相互作用，使得复合材料的电化学性能明显更高，且在不同的电流密度下表现出更好的循环稳定性。在1000mAg-1的电流密度下，经过300次循环后，可以达到

8、1038mAhg-1的高可逆比容量。关键词：氧化锡，石墨烯，氧化铁，复合材料，电化学性能IISynthesis,Chara