ZnO掺杂的SnO_2纳米纤维的制备、表征及气敏机理(英文)

以二水氯化亚锡(SnCl2·2H2O)为盐原料,采用静电纺丝的方法制备了SnO2纳米纤维.为了研究ZnO掺杂对SnO2形貌、结构及化学成分的影响,分别制备了不同含量ZnO掺杂的SnO2/ZnO复合材料.利用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪、扫描电镜(SEM)及能量色散X射线(EDX)光谱对材料的结晶学特性及微结构进行了表征.制备的SnO2/ZnO复合材料是由纳米量级的小颗粒构成的分级结构材料.ZnO含量不同,对应的SnO2/ZnO复合材料结构不同.表征结果表明ZnO的掺杂量对SnO2材料的形貌及结构均起着重要作用.将制备的不同ZnO含量的SnO2/ZnO复合材料进行气敏测试,测试结果表明,Sn:Zn摩尔比为1:1制作的气敏元件对甲醇的灵敏度优于其它摩尔比的气敏元件.讨论了SnO2/ZnO复合材料气敏元件的敏感机理.同时针对Sn:Zn摩尔比为1:1时表现出最好的气敏响应,分析了其原因,包括Zn的替位式掺杂行为、ZnO的催化作用、过量ZnO对SnO2生长的抑制作用以及SnO2与ZnO晶粒界面处的异质结.     

纳米结构SnO_2/碳纳米管复合电极的制备及其储锂性能

在含有十二烷基硫酸钠和SnCl2.2H2O的乙二醇溶液中加入纯化的碳纳米管,于160℃加热制备SnO2/CNTs复合材料,并以XRD,HRTEM,SEM等方法表征该材料的物相结构和表面形貌.结果表明SnO2纳米粒子均匀地覆盖在碳纳米管上,粒径小于10 nm.以其作为电极材料与锂片组装成扣式电池,恒流充放电测试.显示以该材料作为锂离子电池负极材料具有较高的比容量和良好的循环性能.     

CuTSPc／SnO2纳米介孔复合材料的合成及其可见光光催化活性

采用无模板水热法,以四磺基酞菁铜(CuTSPc)敏化SnO2制备了CuTSPc/SnO2纳米介孔复合材料,通过X射线衍射、透射电镜、氮气吸附-脱附、紫外-可见光谱和傅里叶变换红外光谱等对复合材料进行了表征,并以罗丹明B (RhB)为目标降解物考察了其低功率(15 W光源)可见光光催化活性及循环使用性. 结果表明, CuTSPc周环的磺基与SnO2表面的锡离子形成双齿螯合, 0.1 mol% (CuTSPc与SnO2物质的量比) CuTSPc/SnO2复合材料的比表面积和平均孔径分别为236 m2/g和2.6 nm, 反应180 min时可见光降解率高达87%, 循环使用率较高(87%±5%).     

石墨/氧化锡/活性炭锂离子电池负极材料的合成及性能

采用液相法,以SnCl2·2H2O、石墨、活性炭为原料,在油浴中共热合成石墨/氧化锡/活性炭复合材料.通过XRD和电化学测试对材料进行了表征.结果表明,样品中含有石墨和金红石SnO2·这种材料作为锂离子电池负极材料具有良好的充放电循环性能.     

以Fe2O3为原料制备LiFePO4/C复合材料及其性能研究

以Fe2O3为铁源原料, 利用热还原法成功地制备了LiFePO4/C复合材料. 用XRD以及SEM对材料的晶体结构以及表面形貌进行了表征. 通过循环伏安和充放电测试研究了材料的电化学性能. 研究结果表明， 于700 ℃下制备的LiFePO4/C复合材料在0.1C的倍率下可以得到放电容量144.8 mA·h/g, 在循环160次后, 容量仍保持在141.4 mA·h/g. 这种以廉价的Fe2O3代替目前常用的二价铁盐原料方法, 具有减少LiFePO4合成成本的优点.     

碳纳米管网/聚苯胺复合材料的制备及电化学储能性能

分别采用粉末碳纳米管(CNT)和带连接点的碳纳米管网(CNTN)为模板,通过与聚苯胺(PANI)有限域聚合得到了CNT/PANI和CNTN/PANI 2种复合材料.采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜对材料的形貌进行了表征,采用氮气吸附-脱附分析研究了材料的孔结构参数,运用双电四探针测试仪对材料的导电性能进行了测试,利用恒流充放电、循环伏安、循环寿命及交流阻抗等电化学测试手段表征了材料的电化学储能性能.结果表明,CNTN/PANI复合材料比CNT/PANI复合材料表现出更好的导电性能和电化学储能性能,其放电比容量可达到143.2 F/g(有机电解液).     

SnO2 /MWCNTs纳米复合材料的低热固相制备及其超电容特性研究

采用十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)辅助固相法制备SnO2/MWCNTs纳米复合材料,X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)测试表明,SnO2纳米颗粒均匀包裹在MWCNTs表面.循环伏安和恒流充放电测试表明,与SnO2颗粒和纯MWCNTs相比,SnO2/MWCNTs纳米复合材料在1.0 mol·L-1 Na2SO4电解液中的电化学电容性质得到明显改善.当SnO2质量分数为11%时,在电流密度0.2 A·g-1下,SnO2的电容值最大可达217.3 F·g-1.     

CeO2/SnO2纳米材料的制备与气敏性能研究

本文应用溶胶-凝胶法制备了7种不同成分和煅烧温度的CeO2/SnO2材料,应用X射线衍射方法对其中的3种进行了结构表征和粒度分析,运用自组装的气敏性能设备检测了该7种不同成分的CeO2/SnO2材料的气敏性能,简要分析了其气敏机理。结果表明:掺杂CeO2有利于SnO2晶粒的细化;掺杂CeO2和La2O3可改变或提高SnO2气敏材料对某些气体的气敏性能;煅烧温度在600℃~800℃之间,掺杂2?O2的CeO2/SnO2气敏材料,随煅烧温度上升,气敏性能下降;煅烧温度600℃、掺杂5?O2的CeO2/SnO2气敏材料,对乙醇具有较高的灵敏度和选择性,具有开发应用价值;CeO2/SnO2气敏材料的气敏机理为表面电导控制型。     

不同形貌聚吡咯对SnO_2负极电化学性能的改善

在预先原位合成的聚吡咯溶液中通过简单沉淀得到SnO2/聚吡咯负极材料,对材料的结构、形貌进行了表征并对材料的电化学性能进行了研究.发现不同形貌的聚吡咯对负极材料的电化学性能存在一定影响:SnO2负极材料在球状聚吡咯体系中比在管状聚吡咯体系中的电化学性能优越,首次库仑效率提高至77.6%,60次循环后仍剩余600 mA·h/g的可逆比容量.     

TiO2/CNTs复合材料涂覆隔膜的制备及在锂硫电池中的应用

以金属有机框架材料MIL-125(Ti)为模板制备了多孔TiO₂, 同时引入碳纳米管, 得到碳纳米管交联包覆多孔TiO₂的三维导电复合材料. 将该复合材料涂覆在隔膜表面并应用于锂硫电池. 利用透射电子显微镜(TEM)、 扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对材料的结构和组成进行了表征. 电化学测试结果表明,在0.5C(1C=1675 mA/g)倍率下, CNTs/S复合正极材料表现出高达1051.1 mA·h/g的放电容量, 循环150周后仍可保持在904.8 mA·h/g. 在1C倍率下, 放电容量最高可达1036.9 mA·h/g, 循环250周后仍有763.0 mA·h/g, 展现出了良好的倍率性能和循环稳定性.     

Host-guest interactions in the supramolecular incorporation of fullerenes into tailored holes on porphyrin-modified gold nanoparticles in molecular photovoltaics

Novel gold nanoparticles modified with a mixed self-assembled monolayer of porphyrin alkanethiol and short-chain alkanethiol were prepared (first step) to examine the size and shape effects of surface holes (host) on porphyrin-modified gold nanoparticles. The porphyrin-modified gold nanoparticles with a size of about 10 nm incorporated C60 molecules (guest) into the large, bucket-shaped holes, leading to the formation of a supramolecular complex of porphyrin-C60 composites (second step). Large composite clusters with a size of 200-400 nm were grown from the supramolecular complex of porphyrin-C60 composites in mixed solvents (third step) and deposited electrophoretically onto nanostructured SnO2 electrodes (fourth step). Differences in the porphyrin:C60 ratio were found to affect the structures and photoelectrochemical properties of the composite clusters in mixed solvents as well as on the SnO2 electrodes. The photoelectrochemical performance of a photoelectrochemical device consisting of SnO2 electrodes modified with the porphyrin-C60 composites was enhanced relative to a reference system with small, wedged-shaped surface holes on the gold nanoparticle. Time-resolved transient absorption spectroscopy with fluorescence lifetime measurements suggest the occurrence of ultrafast electron transfer from the porphyrin excited singlet states to C60 or the formation of a partial charge-transfer state in the composite clusters of supramolecular complexes formed between porphyrin and C60 leading to efficient photocurrent generation in the system. Elucidation of the relationship between host-guest interactions and photoelectrochemical function in the present system will provide valuable information on the design of molecular devices and machines including molecular photovoltaics.     

一维带状SnO2的电子传输性能

采用水辅助化学气相沉积法制备了结晶性好的一维带状SnO₂. 分别以小粒径锡粉和金修饰的小粒径锡粉作为反应原料制得带宽度不同的带状SnO₂, 小粒径锡粉作为反应原料能提高带状SnO₂的产率. 将所得SnO₂带和SnO₂纳米颗粒按不同比例混合配制成胶体, 采用刮涂法制备含不同比例纳米颗粒和纳米带的复合SnO₂薄膜并组装染料敏化太阳能电池(DSSCs)来评价带状SnO₂的电子输运性能. 组装的太阳能电池表现出与复合纳晶薄膜中一维SnO₂带的带宽度和所含比例密切相关的光电性能. 通过强度调制光电流谱的测量确定复合SnO₂薄膜的电子传输速率, 并进一步分析一维材料所具有的良好电子传输性能对光电流增加的贡献. 因为一维SnO₂带在复合纳晶薄膜中作为电子输运的快速通道可以加快电子的输运速度, 所以以适宜的比例添加具有合适宽度的一维SnO₂带可以明显提高太阳能电池的光电性能.     

Self-assembly of disk-like multiring ZnO-SnO2 colloidal nanoparticles

ZnO-SnO(2) colloidal nanoparticles have been successfully synthesized by using the composite of ZnCl(2) and Sn(OC(4)H(9))(4) as inorganic precursor and dodecylbenzenesulfonic acid (DBSA) as an organic template. The assembled nanostructures of ZnO-SnO(2) products have been carefully investigated by powder X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). It is found that ZnO-SnO(2) colloidal nanoparticles take a disk-like multiring nanostructure. This interesting structure is predominantly determined by the tenacity for ZnO-SnO(2) mixtures to stabilize lamellae. A mechanism based on electrostatic interactions between the precursor and template has been proposed to illustrate the resulting nanoparticle structure.     

功能化PbS量子点的水相合成及结构表征

在水溶液中以Pb(NO3)2和Na2S为原料,巯基乙酸为稳定剂,合成了水溶性PbS量子点.用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、粒度分析仪和红外光谱对PbS量子点进行了表征,结果表明所合成的PbS量子点的平均粒径为25 nm左右,分散性好,且巯基乙酸成功修饰于PbS纳米粒子表面,使其具有进一步与生物分子偶联的作用.     

一维Ga2O3/SnO2纳米纤维的制备及其气敏性能

通过静电纺丝法制备了一维Ga2O3/SnO2纳米纤维,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等方法对材料进行了表征,测试了不同Ga2O3质量分数(0、40%、50%、60%、70%、100%)的Ga2O3/SnO2纳米纤维(650℃,5 h)对应元件对三甲胺、丙酮、乙醛、乙酸、氨气、乙醇、甲醛7种气体的气敏性能。结果表明:在室温(25℃)时,60%(w/w)Ga2O3-40%(w/w)SnO2纳米纤维对三甲胺气体具有较高的灵敏度和较短的响应/恢复时间。对1000μL·L^-1三甲胺的灵敏度达到51;检出限达到0.8μL·L^-1,其灵敏度为1.3。     

纳米碳纤维固载TiO_2

采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶胶通过静电纺丝法制备了PVP纳米纤维。将PVP纳米纤维直接固载在碳棒上,在250℃预氧化,850℃炭化,得到碳纳米纤维。将碳纤维渍取钛酸丁酯,200℃下热处理后在550℃空气中焙烧,制得负载型纳米TiO2。利用扫描电子显微镜、红外吸收光谱、X射线衍射等测试技术对纳米纤维进行了表征。并把负载型TiO2分散在亚甲基蓝溶液中,分析了TiO2固载纳米碳纤维的光催化活性。结果表明,在100mL20mg/L亚甲基蓝溶液中加入1.0mgTiO2固载碳纳米纤维,光催化降解40min后,亚甲基蓝的分解率接近75%。     

二氧化锡/石墨烯柔性电极的制备及其在锂离子电池中的应用

采用简便的抽滤装置制备了三明治结构的不同粒径大小的二氧化锡(SnO_2)/石墨烯柔性薄膜电极,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、比表面积(BET)和电化学等测试技术手段对样品结构、形貌和电化学性能进行表征,研究了二氧化锡颗粒大小对复合电极电化学性能的影响。结果表明,当SnO_2纳米颗粒的粒径为6 nm时柔性复合电极表现出最优的电化学性能,在100 m A/g的电流密度下经过100次循环后,可逆比容量保持在555 m A·h/g,远高于纯SnO_2和粒径过大或过小的SnO_2/石墨烯复合电极。     

同轴静电纺丝法在纳米中空TiO2纤维中填充Ag的应用

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶胶/钛酸四正丁酯和PVP溶胶/银颗粒为前驱体, 以共轴静电纺丝法制备了银填充的TiO2中空纳米纤维. 将双组分纤维在200 ℃下热处理去除乙醇与表面吸附水后, 继而在空气气氛中焙烧至600 ℃, 可以得到在内表面上沉积银颗粒的TiO2纳米管, 银颗粒的直径为5-40 nm, TiO2纳米管的外径150-300 nm, 管臂厚10-20 nm. 用红外吸收光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等测试手段对超细纤维进行了表征. 中空纤维的直径和管壁可以通过改变电纺参数来调节. 与Ag-TiO2纳米纤维、TiO2纳米中空纤维、TiO2纳米纤维及TiO2纳米粉体相比较, Ag颗粒填充的TiO2纳米中空纤维在光分解亚甲基蓝上表现出了更好的光催化性能.     

SnO2/GDE阴极的制备及电催化还原CO2产甲酸性能

采用低温水热合成法制备了碳纸基底的SnO₂气体扩散电极(SnO₂/GDE), 并对其物化特性与催化还原CO₂产甲酸性能进行了研究. 扫描电子显微镜、 X射线衍射及X射线光电子能谱表征结果表明, 在60, 75, 100 ℃下制备的催化剂均为分散性良好的纳米SnO₂粉体, 其粒径分别为7.9, 11.8和12.9 nm. 循环伏安、 线性扫描伏安和电化学交流阻抗测试结果显示电极均具有优异的电催化活性, 其电化学活性表面积分别为150, 470, 240 cm ², 通过等效电路拟合后电阻分别为8.5, 3.9, 6.6 Ω·cm ². 在-1.8 V(vs. SCE)电位下电解, 通入电量500 C时, 电极都具有较高电催化还原CO₂产甲酸性能, 而75 ℃下制备的电极性能最佳, 产甲酸电流密度为22.8 mA/cm ² , 产甲酸法拉第效率高达93.5%; 该电极经过20 h长时间电解后, 产甲酸电流密度可维持在12.8 mA/cm ² , 产甲酸法拉第效率稳定在约65%.